JP3203237U - Portable DNA amplification device - Google Patents
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Abstract
【課題】迅速性が要求される検査にも十分に応えられるようにするとともに、検査対象を持ち帰る等の負担を排除し、何時でも何処でも誰でも使用可能にして利便性の大幅な向上を図る携帯用ＤＮＡ増幅装置を提供する。【解決手段】ケース本体部５ｍ及びこのケース本体部５ｍを密閉状に閉塞可能な開閉式のケース蓋部５ｃを有する携帯可能なケース５と、このケース５に収容又は付属する、バッテリ及び／又は電池，外部電源入力部６ｏの一方又は双方を有する電源機能部と、検査対象となる被検査液に対して最適化した温度変化パターンに係わるパターンデータを取込むデータ取込機能部と、パターンデータを格納するデータ格納部と、データ取込機能部から取込んだパターンデータをデータ格納部に書込処理する書込処理機能部とを備える。【選択図】図２[PROBLEMS] To make it possible to sufficiently respond to an inspection requiring quickness, to eliminate the burden of bringing back the object to be inspected, and to be used by anyone at any time and anywhere, and to greatly improve convenience. A portable DNA amplification device is provided. A portable case 5 having a case body portion 5m and an openable / closable case lid portion 5c capable of sealingly closing the case body portion 5m, and a battery and / or attached to or attached to the case 5. A power supply function unit having one or both of a battery and an external power supply input unit 6o, a data fetching function unit for fetching pattern data relating to a temperature change pattern optimized for a liquid to be inspected, and pattern data And a write processing function unit for writing pattern data fetched from the data fetch function unit into the data storage unit. [Selection] Figure 2
Description
本考案は、被検査液中における病原菌等のＤＮＡを増幅する際に用いて好適な携帯用ＤＮＡ増幅装置に関する。 The present invention relates to a portable DNA amplification apparatus suitable for use in amplifying DNA such as pathogenic bacteria in a test solution.
一般に、ＤＮＡを増幅する手法として、ＰＣＲ法（ポリメラーゼ連鎖反応法）が知られている。ＰＣＲ法は、ＤＮＡ検体に対して当該ＤＮＡ検体と反応させるプライマ，酵素及びデオキシリボヌクレオシド三リン酸を加え、この反応溶液（被検査液）を、所定の温度変化パターンを有する熱サイクルにより加熱（冷却）するとともに、この熱サイクルを繰り返すことによりＤＮＡを増幅する手法であり、特許文献１には、このようなＰＣＲ法を実現する本出願人が既に提案したＤＮＡ増幅装置が開示されている。
In general, a PCR method (polymerase chain reaction method) is known as a method for amplifying DNA. In the PCR method, a primer, an enzyme, and deoxyribonucleoside triphosphate to be reacted with the DNA sample are added to the DNA sample, and the reaction solution (test solution) is heated (cooled) by a thermal cycle having a predetermined temperature change pattern. ) And a method of amplifying DNA by repeating this thermal cycle, and
このＤＮＡ増幅装置は、ＤＮＡ検体を含む反応溶液を収容可能なセル部を有する処理ブロックと、この処理ブロックを加熱冷却するペルチェ素子を用いたサーモモジュールと、少なくともサーモモジュールに対する通電制御を行うコントローラを備えるＤＮＡ増幅装置であって、処理ブロックを、金属素材による上基板部と金属素材又はセラミックス素材による下基板部を固着してなる基盤部及びこの基盤部に支持されるセル部により構成し、セル部は、上基板部に設けた少なくともセル部を位置決めするセル位置決め部を介して上基板部及び／又は下基板部に固定するとともに、下基板部における少なくともセル部の下方に位置する部位の厚さを１．０〔ｍｍ〕以下に選定し、かつ基盤部の下面にサーモモジュールを当接させたものである。 This DNA amplification apparatus includes a processing block having a cell part capable of containing a reaction solution containing a DNA sample, a thermo module using a Peltier element that heats and cools this processing block, and a controller that controls at least energization of the thermo module. A processing block comprising a base part formed by fixing an upper substrate part made of a metal material and a lower substrate part made of a metal material or a ceramic material, and a cell part supported by the base part; The part is fixed to the upper substrate part and / or the lower substrate part via a cell positioning part for positioning at least the cell part provided in the upper substrate part, and the thickness of the part located at least below the cell part in the lower substrate part The thickness is selected to be 1.0 [mm] or less, and the thermo module is brought into contact with the lower surface of the base portion.
ところで、この種のＤＮＡ増幅装置は、試料遺伝子を増幅するため、温度，さらし時間及び変換点（変更タイミング）を設定した温度変化パターンを設定回数だけ繰り返す熱サイクルに基づく制御を行うとともに、一回に多数のセル部を処理することができることから、複数の試料遺伝子を同時に処理する際には能率的に行うことができる。一方、温度とさらし時間が未知の遺伝子（厳密には遺伝子とプライマの組合わせ）の場合、最適な温度とさらし時間を見つけるための確認試験も必要となり、この場合には、異なる温度，さらし時間及び繰り返し回数を設定した複数の条件（制御パターン）により試験を行い、この結果を対比して最適な温度条件等を見出している。 By the way, in order to amplify a sample gene, this type of DNA amplifying apparatus performs control based on a thermal cycle in which a temperature change pattern in which temperature, exposure time, and conversion point (change timing) are set is repeated a set number of times. In addition, since a large number of cell portions can be processed, it is possible to efficiently perform a plurality of sample genes simultaneously. On the other hand, in the case of a gene whose temperature and exposure time are unknown (strictly, a combination of gene and primer), a confirmation test is required to find the optimal temperature and exposure time. In this case, different temperatures and exposure times are required. In addition, tests are performed under a plurality of conditions (control patterns) in which the number of repetitions is set, and the optimum temperature conditions and the like are found by comparing the results.
しかし、特許文献１をはじめ、従来のＤＮＡ増幅装置では、異なる複数の条件毎に試験を繰り返す必要があるため、膨大な試験時間が必要となり、能率的な試験を行うことができないとともに、異なる時間（時刻）に行うため、外気温等の環境変動や試料の放置時間等が微妙に影響したり極微量の試料調合量が不均一となる不具合を招き、試験結果にバラツキを生じる虞れがあるなど、精密な試験を行うことができない問題があった。なお、これらの問題を解消するには、同一のＤＮＡ増幅装置を複数台用意すれば可能であるが、膨大なコストや設置スペースの確保を強いられるとともに、複数のＤＮＡ増幅装置間の性能のバラツキ（機差）も無視できない。
However, in the conventional DNA amplification apparatus including
そこで、本出願人は既にこの問題を解決するための熱サイクル処理装置を特許文献２により提案した。この熱サイクル処理装置は、試験結果に無用なバラツキが生じることなく、試験を精密かつ能率的に行うとともに、全体のイニシャルコストの削減，省スペース化及び省エネルギ化を図ることを目的としたものであり、具体的には、被検査液を収容する複数の試験管を熱交換可能に保持する処理ブロックと、この処理ブロックを加熱冷却するペルチェ素子を用いたサーモモジュールと、少なくともサーモモジュールに対して通電制御を行うことにより熱サイクルによる処理を行う制御機能部を備える熱サイクル処理装置を構成するに際し、処理ブロック及びサーモモジュールを有する複数の処理ユニットと、複数の処理ユニットを装填する本体ハウジングと、各処理ユニットのサーモモジュールをそれぞれ独立して作動制御する複数の制御部及びこの制御部を包括的に制御するコントローラを有する制御機能部とを設けたものである。
Therefore, the present applicant has already proposed a thermal cycle processing apparatus for solving this problem according to
しかし、上述した従来の熱サイクル処理装置（ＤＮＡ増幅装置）は、次のような解決すべき課題も存在した。 However, the above-described conventional thermal cycle processing apparatus (DNA amplification apparatus) has the following problems to be solved.
第一に、加熱や冷却（空冷）を行う機能を備えて構成するため、全体が大型化する。したがって、実験室等に設置する実験装置の一つとして位置付けられ、屋外等での使用は想定していないなど、実用性の観点からは必ずしも十分であるとは言えない。例えば、河川の水質汚染を調査する場合、その河川の場所まで行って河川水を採取し、持ち帰った後、実験室等で検査を行う必要がある。結局、利便性に大きく劣るとともに、迅速な検査が要求される際には十分に対応できない。しかも、持ち帰りに長い時間がかかった場合、水質に変化を生じる虞れもあり、検査の信頼性及び安定性を確保する観点からも難がある。 First, since it is configured with a function of performing heating and cooling (air cooling), the whole size increases. Therefore, it is positioned as one of experimental devices installed in a laboratory or the like, and is not necessarily sufficient from the viewpoint of practicality, such as not intended for outdoor use. For example, when investigating water pollution in a river, it is necessary to go to the location of the river, collect the river water, take it home, and inspect it in a laboratory. In the end, it is very inconvenient, and it is not sufficient when quick inspection is required. In addition, when it takes a long time to take home, there is a possibility that the water quality may change, and it is difficult to ensure the reliability and stability of the inspection.
第二に、この問題を解決するには、従来の熱サイクル処理装置（ＤＮＡ増幅装置）を携帯可能（屋外使用可能）な形態となるようにサイズダウンを図ればよいが、実用性を考慮した場合、上記の水質汚染調査をはじめ、食中毒菌の調査，農畜産物の異種調査，肉種判定等、様々な用途に対応する必要がある。しかも、この場合、必ずしも実験室等における専門分析官が直接出向いて全ての検査を行うことは容易でない。結局、実用性を実現する場合、だれでも間違いなく使用できること、加熱や冷却（空冷）を長時間継続させるため、電力消費を極力抑制すること、気温，天気及び衝撃等の外乱に影響を受けないことなど、実用性を実現するには様々な課題も存在する。 Secondly, in order to solve this problem, the conventional thermal cycle processing device (DNA amplification device) may be reduced in size so as to be portable (can be used outdoors). In this case, it is necessary to cope with various uses such as the above-mentioned water pollution investigation, investigation of food poisoning bacteria, heterogeneous investigation of agricultural and livestock products, and meat type determination. In addition, in this case, it is not always easy for a specialist analyst in the laboratory or the like to go directly to perform all the tests. After all, when realizing practicality, anyone can use it without fail, and since heating and cooling (air cooling) are continued for a long time, power consumption is suppressed as much as possible, and it is not affected by disturbances such as temperature, weather and shock. There are various problems to realize practicality.
本考案は、このような背景技術に存在する課題を解決した携帯用ＤＮＡ増幅装置の提供を目的とするものである。 An object of the present invention is to provide a portable DNA amplifying apparatus that solves the problems existing in the background art.
本考案に係る携帯用ＤＮＡ増幅装置１は、上述した課題を解決するため、被検査液Ｌを収容する検査チューブＣ…を熱交換可能に保持する熱交換ユニット２と、検査チューブＣを加熱又は冷却するペルチェ素子を用いたサーモモジュール３と、少なくともサーモモジュール３に対して通電制御を行うことにより所定の温度変化パターンＴｐを有する熱サイクルによる制御を行うコンピュータ機能を有する制御部４を備えるＤＮＡ増幅装置を構成するに際して、ケース本体部５ｍ及びこのケース本体部５ｍを密閉状に閉塞可能な開閉式のケース蓋部５ｃを有する携帯可能なケース５と、このケース５に収容又は付属する、バッテリ及び／又は電池６ｂ，外部電源入力部６ｏの一方又は双方を有する電源機能部６と、検査対象となる被検査液Ｌに対して最適化した温度変化パターンＴｐに係わるパターンデータＤｐを取込むデータ取込機能部７と、パターンデータＤｐを格納するデータ格納部８と、データ取込機能部７から取込んだパターンデータＤｐをデータ格納部８に書込処理する書込処理機能部９とを具備してなることを特徴とする。
In order to solve the above-described problems, the portable DNA amplifying
この場合、考案の好適な態様により、ケース本体部５ｍの内部には、内蔵する構成部品類を支持するシャーシ１１を配し、このシャーシ１１を、ケース本体部５ｍの内面５ｍｉとシャーシ１１間に介在させた弾性部材１２ａ…，１２ｂ…，１２ｃ…により支持することができる。また、ケース本体部５ｍには、セットした検査チューブＣ…を覆い又は開放する開閉可能なカバー機能部１３を設けることができる。なお、このカバー機構部１３には、検査チューブＣ…の結露を防止するヒータ部１４を設けることが望ましい。他方、制御部４には、報知する種類に応じて異なるアラームを発する複数のアラーム機能部１５を設けることができるとともに、さらに、通信部１７を設け、報知する種類に応じた異なるアラームに係わるアラームデータＤａを外部通信機器１６に送信し、当該外部通信機器１６から当該アラームを出力させることもできる。
In this case, according to a preferred aspect of the invention, a
このような構成を有する本考案に係る携帯用ＤＮＡ増幅装置１によれば、次のような顕著な効果を奏する。
The portable
（１） ケース本体部５ｍ及びこのケース本体部５ｍを密閉状に閉塞可能な開閉式のケース蓋部５ｃを有する携帯可能なケース５，及びこのケース５に収容又は付属する、バッテリ及び／又は電池６ｂ，外部電源入力部６ｏの一方又は双方を有する電源機能部６を備えるとともに、検査対象となる被検査液Ｌに対して最適化した温度変化パターンＴｐに基づく制御を行うことができるため、例えば、河川の水質汚染を調査する場合であっても、採取した河川水（被検査液Ｌ）をその場所で検査することができる。したがって、迅速性が要求される検査にも十分に応えることができるとともに、被検査液Ｌに変化を招く虞れも生じない。しかも、検査対象を持ち帰る等の負担を排除できるため、利便性の大幅な向上に寄与できる。
(1) A
（２） 検査対象となる被検査液Ｌに対して最適化した温度変化パターンＴｐを選択できるため、水質汚染調査，食中毒菌の調査，農畜産物の異種調査，肉種判定等、様々な用途に幅広く利用できる。しかも、温度変化パターンＴｐを選択すれば足りるため、だれでも間違いなく使用できるとともに、使い勝手の向上にも寄与できる。さらに、制御処理系の簡略化を実現できるため、電力消費を抑制し、長時間の検査にも対応できるとともに、省エネルギ性の向上にも寄与できる。 (2) Since the temperature change pattern Tp optimized for the liquid L to be inspected can be selected, it can be used for various purposes such as water pollution investigation, food poisoning bacteria investigation, agricultural animal and animal product heterogeneous investigation, meat species determination, etc. It can be used widely. In addition, since it is sufficient to select the temperature change pattern Tp, anyone can use it without fail, and it can contribute to improvement in usability. Furthermore, since simplification of the control processing system can be realized, power consumption can be suppressed, long-time inspection can be supported, and energy saving can be improved.
（３） 好適な態様により、ケース本体部５ｍの内部に、内蔵する構成部品類を支持するシャーシ１１を配し、このシャーシ１１を、ケース本体部５ｍの内面５ｍｉとシャーシ１１間に介在させた弾性部材１２ａ…，１２ｂ…，１２ｃ…により支持するようにすれば、屋外に持ち出し、携帯した場合であっても、外乱による衝撃を吸収し、内蔵する構成部品類を有効に保護できる。
(3) According to a preferred embodiment, the
（４） 好適な態様により、前記ケース本体部５ｍに、セットした検査チューブＣ…を覆い又は開放する開閉可能なカバー機能部１３を設ければ、このカバー機能部１３の断熱作用により、温度変化パターンＴｐにより制御される温度変化の安定性を高めることができるとともに、検査チューブＣ…を上から加圧し、検査チューブＣ…と熱交換ユニット２間の密着性（伝熱性）を高めることができる。
(4) If a
（５） 好適な態様により、カバー機構部１３に、検査チューブＣ…の結露を防止するヒータ部１４を設ければ、例えば、外気温が低い場合であっても、ヒータ部１４により、熱交換ユニット２から上方へ露出した検査チューブＣ…の上部を加温できるため、検査チューブＣ…の結露を防止できる。
(5) According to a preferred embodiment, if the
（６） 好適な態様により、制御部４に、報知する種類に応じて異なるアラームを発する複数のアラーム機能部１５を設ければ、温度変化パターンＴｐを有する熱サイクルによる処理時間が経過する間の使用者による監視を不要にできるため、他の作業を能率的に行うことができる。しかも、検査の失敗やトラブルを回避できるため、検査を効率的かつ確実に行うことができる。 (6) By providing a plurality of alarm function units 15 that emit different alarms according to the type to be notified according to a preferred embodiment, the processing time due to the thermal cycle having the temperature change pattern Tp elapses. Since monitoring by the user can be eliminated, other operations can be performed efficiently. Moreover, since inspection failures and troubles can be avoided, inspection can be performed efficiently and reliably.
（７） 好適な態様により、制御部４に、報知する種類に応じた異なるアラームに係わるアラームデータＤａ…を外部通信機器１６に送信し、当該外部通信機器１６から当該アラームを出力させる通信部１７を設ければ、温度変化パターンＴｐを有する熱サイクルによる処理時間の間に、離れた場所で他の作業を行う場合であっても、アラームに基づき確実に対応することができる。
(7) According to a preferred embodiment, the
次に、本考案に係る好適実施形態を挙げ、図面に基づき詳細に説明する。 Next, preferred embodiments according to the present invention will be given and described in detail with reference to the drawings.
まず、本実施形態に係る携帯用ＤＮＡ増幅装置１の全体構造について、図１〜図７及び図９を参照して説明する。
First, the overall structure of the portable
４はケースであり、図４に示すように、直方体形のケース本体部５ｍ及びこのケース本体部５ｍの上端開口を密閉状に閉塞可能な開閉式のケース蓋部５ｃを備える。この場合、ケース蓋部５ｃの後端部は左右一対のヒンジ部２１…を介してケース本体部５ｍの上端位置における後端部に対して回動自在に結合する。これにより、ケース蓋部５ｃはヒンジ部２１…を支点に回動し、図４に示すように開くことができる。また、図２に示すように、ケース本体部５ｍの上端面におけるケース蓋部５ｃが当接する部位には、全周に沿ったパッキン２２を配設する。これにより、ケース蓋部５ｃを閉じた際には、ケース５を密閉することができるため、雨水等の侵入を阻止し、一定の防水性を確保できる。その他、２３は持運び用の把手を示すとともに、図示を省略したが、ケース蓋部５ｃを閉じた際には閉位置でロックするロック機構部を備えている。以上により、携帯可能なケース５が構成される。
Reference numeral 4 denotes a case, which includes a rectangular parallelepiped case
一方、ケース本体部５ｍの内部には、内蔵する構成部品類を支持するシャーシ１１を配設する。このシャーシ１１は、底板部１１ｄ，この底板部１１ｄの前辺部から上方へ直角に折曲形成した前板部１１ｆ及び底板部１１ｄの後辺部から上方へ直角に折曲形成した後板部１１ｒを有するとともに、底板部１１ｄの中間位置から上方に起設し、かつ前側に通気空間１１ｓｒを確保した仕切プレート１１ｓを有する。そして、シャーシ１１を、ケース本体部５ｍの内部に配設する際には、底板部１１ｄを、ゴムブロックによる複数の衝撃吸収用の弾性部材１２ａ，１２ａ…を介してケース本体部５ｍの底面（内面５ｍｉ）上に載置（取付）するとともに、前板部１１ｆを、ゴムブッシュ等を用いた複数の衝撃吸収用の弾性部材１２ｂ，１２ｂ…を介してケース本体部５ｍの前面（内面５ｍｉ）に取付け、かつ後板部１１ｒを、ゴムブッシュ等を用いた複数の衝撃吸収用の弾性部材１２ｃ，１２ｃ…を介してケース本体部５ｍの後面（内面５ｍｉ）に取付ける。また、ケース本体部５ｍの上端開口は、上面プレート２４で覆い、この上面プレート２４に、後述する処理室２５の上方に位置するチューブセット部２５ｓ及び後述する制御室２６の上方に位置する操作パネル部２６ｓを設ける。
On the other hand, a
このように、ケース本体部５ｍの内部に、内蔵する構成部品類を支持するシャーシ１１を配し、このシャーシ１１を、ケース本体部５ｍの内面５ｍｉとシャーシ１１間に介在させた弾性部材１２ａ…，１２ｂ…，１２ｃ…により支持するようにすれば、屋外に持ち出し、携帯した場合であっても、外乱による衝撃を吸収し、内蔵する構成部品類を有効に保護できる利点がある。
As described above, the
そして、このシャーシ１１を利用し、内蔵する各種構成部品類を配設する。この場合、仕切プレート１１ｓに対する一方側の内部空間を処理室２５として構成し、他方側の内部空間を制御室２６として構成する。
The
まず、処理室２５の内部構造について説明する。処理室２５の中間部位には、熱交換ユニット２を配設する。例示の熱交換ユニット２は、基本的な機能として、被検査液Ｌを収容する四つの検査チューブＣ…を熱交換可能に保持する機能を備える。図５に、熱交換ユニット２の詳細を示す。熱交換ユニット２は、検査チューブＣ…を保持する四つの保持カップ２７…と、この保持カップ２７…の底部を固定した熱交換基部２８ｓと、保持カップ２７…の上端位置に配した上支持板部２８ｕとを備える。熱交換基部２８ｓは、金属素材により形成した上板部２８ｓａ及び下板部２８ｓｂを固着して構成する。上板部２８ｓａは、厚さを０．２〜０．５〔ｍｍ〕程度に選定した銅素材（無酸素銅等）による薄板材により形成し、上板部２８ｓａの面内に、四つのカップ固定部２８ｓｃ…を配列させて設ける。一つのカップ固定部２８ｓｃは、上板部２８ｓａから上方に起立し、保持カップ２７…の下部外周面が嵌合（圧入）可能な筒状となるようにバーリング形成する。また、下板部２８ｓｂも、厚さを０．２〜０．５〔ｍｍ〕程度に選定した銅素材（無酸素銅等）を用いた薄板材により形成し、上板部２８ｓａの下面に固着する。上板部２８ｓａと下板部２８ｓｂの固着は、銀素材を主体としたロー材を用いて接合できる。他方、保持カップ２７…の上端位置に配する上支持板部２８ｕは、保持カップ２７…の上端外径にほぼ一致する開孔部を有し、この開孔部に、保持カップ２７…の上端を嵌合させる。上支持板部２８ｕは断熱性素材により形成することが望ましい。
First, the internal structure of the
保持カップ２７は、熱伝導率の比較的高い銅素材（無酸素銅等）による薄板材（厚さ０．２〜０．３〔ｍｍ〕程度）をプレス加工により絞り成形し、検査チューブＣを収容可能なカップ状に形成する。したがって、保持カップ２７の内部形状は、検査チューブＣの少なくとも下部形状に一致させる。そして、保持カップ２７の下部外周面をカップ固定部２８ｓｃに圧入して固定する。なお、保持カップ２７の下面は下板部２８ｓｂの上面に上板部２８ｓａと一緒にロー付けしてもよい。各保持カップ２７…は、図２に示すように、上面プレート２４に開口したチューブセット部２５ｓに対して下方から臨ませる。なお、検査チューブＣ…には、容積が０．２〜１．５〔ミリリットル〕のポリプロピレン製蓋付容器を用いることができる。
The holding
また、熱交換ユニット２の下面には、検査チューブＣ…を加熱又は冷却するペルチェ素子を用いたサーモモジュール３を配設する。さらに、サーモモジュール３の下面には、ヒートシンク（放熱器）２９を固定する。一方、熱交換ユニット２，サーモモジュール３及びヒートシンク２９の後方には、送風機を用いた排気ファン３０を配設するとともに、この排気ファン３０の後方（送風方向前方）に位置するケース本体部５ｍの後面に、排気口部３１を設ける。
Further, a
他方、熱交換ユニット２の上方、即ち、上面プレート２４に開口して設けたチューブセット部２５ｓの上方には、セットした検査チューブＣ…を覆い又は開放する開閉可能なカバー機能部１３を設ける。このようなカバー機能部１３を設ければ、カバー機能部１３の断熱作用により、温度変化パターンＴｐにより制御される温度変化の安定性を高めることができるとともに、検査チューブＣ…を上から加圧し、検査チューブＣ…と熱交換ユニット２間の密着性（伝熱性）を高めることができる利点がある。この場合、カバー機能部１３は、後端側がヒンジ部３３により回動可能に支持されたカバー本体部３２を備え、このカバー本体部３２の下面に、閉位置に変位させた際に上面プレート２４に当接（圧接）し、チューブセット部２５ｓの検査チューブＣ…を覆うことにより密閉するリング状の弾性シーリング部材３４を設けるとともに、カバー本体部３２の内部には、検査チューブＣ…の結露を防止するヒータ部（リッドヒータ）１４（図１）を内蔵する。このようなヒータ部１４を設ければ、例えば、外気温が低い場合であっても、ヒータ部１４により、熱交換ユニット２から上方へ露出した検査チューブＣ…の上部を加温できるため、検査チューブＣ…の結露を防止できる利点がある。
On the other hand, an openable / closable
次に、制御室２６の内部構造について説明する。制御室２６には、主要構成部品類となる、コントローラユニット４１，このコントローラユニット４１の上方に配した操作ユニット４２，バッテリ６ｂ，定電流電源部４３，過放電保護回路４４，カードリーダ４５，通信部１７及びアラーム発生部４７等を備える。操作ユニット４２は、表示部４２ｄ及び入力部４２ｉを備え、この表示部４２ｄ及び入力部４２ｉは、上面プレート２４の操作パネル部２６ｓに設けた開口部から露出させるとともに、カードリーダ４５のカード挿入口も上面プレート２４の操作パネル部２６ｓの後寄りに設けた開口部から露出させる。また、上面プレート２４上には、外部電源入力部６ｏを配設するとともに、この外部電源入力部６ｏの近傍にはスイッチパネル部４８を配設する。
Next, the internal structure of the
さらに、上面プレート２４における後側隅部には吸気口部４９を設ける。これにより、前述した排気ファン３０の作動時には、図３に示す点線矢印Ｆｗ…の送風経路が構成される。即ち、外気は、左側に配した吸気口部４９から制御室２６の内部に流入し、この制御室２６の内部における対角線方向に流れた後、仕切プレート１１ｓにおける通気空間１１ｓｒを通り、処理室２５の内部に流入する。そして、この処理室２５の内部を流れた後、排気ファン３０を介して排気口部３１から外部に流出する。このように、ケース本体部５ｍの内部に対する空冷作用が効果的に行われる。特に、処理室２５の内部を空冷することにより、検査チューブＣ…に対する温度の制御性を高めている。
Further, an
次に、本実施形態に係る携帯用ＤＮＡ増幅装置１の制御系の機能を含む上述した制御室２６における主要構成部品類の詳細について、図１〜図９を参照して説明する。
Next, details of the main components in the
コントローラユニット４１は、携帯用ＤＮＡ増幅装置１の全体の制御を司るコンピュータ機能を備えるとともに、少なくともサーモモジュール３に対して所定の温度変化パターンＴｐを有する熱サイクルによる制御を行う制御部４を構成する。したがって、制御部４は、図１に示すように、内部メモリ５２が付属するマイクロコンピュータ等を用いたコントローラ本体５１を備える。内部メモリ５２は、データ書込エリア５２ｄとプログラム格納エリア５２ｐを備え、データ書込エリア５２ｄには各種設定データを含むデータ類を書き込むことができるとともに、プログラム格納エリア５２ｐには、制御プログラム及び処理プログラム等の各種プログラム類を格納する。このため、データ書込エリア５２ｄには、上述した温度変化パターンＴｐに係わるパターンデータＤｐ及び後述するアラームデータＤａを書込むことができるとともに、プログラム格納エリア５２ｐには温度変化パターンＴｐに基づきサーモモジュール３に対する通電制御及び排気ファン３０に対する通電制御等を行う制御プログラムＰｃを格納する。
The
温度変化パターンＴｐの一例を図９に示す。例示の温度変化パターンＴｐは、９５〔℃〕→５７〔℃〕→７２〔℃〕の各温度をそれぞれ設定時間だけ維持するパターンであり、この温度変化パターンＴｐが１サイクル分の熱サイクルとなる。したがって、増幅処理時には、この温度変化パターンＴｐを予め設定した処理時間（通常、２０〔分〕程度）にわたって繰り返す。 An example of the temperature change pattern Tp is shown in FIG. The exemplary temperature change pattern Tp is a pattern in which each temperature of 95 [° C.] → 57 [° C.] → 72 [° C.] is maintained for a set time, and this temperature change pattern Tp is a thermal cycle for one cycle. . Therefore, at the time of amplification processing, this temperature change pattern Tp is repeated over a preset processing time (usually about 20 minutes).
一方、操作ユニット４２に備える表示部４２ｄは、液晶ディスプレイ等を用いることにより各種表示を行う機能を備えるとともに、入力部４２ｉには、各種選択スイッチ及び表示ランプ類を備える。また、スイッチパネル部４８には、バッテリ６ｂに対するＯＮ／ＯＦＦの切換スイッチ６ｂｓ，外部電源入力部６ｏに対するＯＮ／ＯＦＦの切換スイッチ６ｏｓをはじめ、電源スイッチを含むスイッチ類を配する。なお、外部電源入力部６ｏは一つであってもよいし、二つ以上であってもよい。例示は、カーバッテリとＡＣアダプタの二つの外部電源を入力可能である。バッテリ６ｂには１２〔Ｖ〕のリチウムイオン電池（二次電池）を用いる。また、バッテリ６ｂはケース本体部５ｍに内蔵させる態様を例示したが、別途外部電源として用意し、電源接続ケーブルを介して供給できるようにしてもよい。これにより、バッテリ６ｂは、図１に示すように、切換スイッチ６ｂｓ及び過放電保護回路４４を介して定電流電源部４３に電力を供給できるとともに、外部電源入力部６ｏは切換スイッチ６ｏｓを介して定電流電源部４３に電力を供給できる。以上により、電源機能部６が構成される。
On the other hand, the
他方、カードリーダ４５は、メモリカード９１をセットすることにより、メモリカード９１に記憶された温度変化パターンＴｐに係わるパターンデータＤｐを読取る機能を備える。これにより、読取ったパターンデータＤｐは、コントロール本体５１を介して内部メモリ５２のデータ書込エリア５２ｄに書込まれる。この場合、メモリカード９１に記憶された温度変化パターンＴｐに係わるパターンデータＤｐは、検査対象となる被検査液Ｌに対して最適化した温度変化パターンＴｐに対応する。この最適化した温度変化パターンＴｐは、前述した先行技術である特許文献２（特開２０１０−０５１２６５号公報）で開示される熱サイクル処理装置により得ることができる。
On the other hand, the
図６に、熱サイクル処理装置９２と本実施形態に係る携帯用ＤＮＡ増幅装置１の関係を示す。図６に示す熱サイクル処理装置９２を用いることにより、実験室等において、特定の被検査液に対する最適化した温度変化パターンを容易に求めることができる。今、熱サイクル処理装置９２に内蔵するメモリに、各種被検査液Ｌ…に対する最適化した温度変化パターンＴｐ…が複数のデータベースとして登録されているものとする。この場合、任意の温度変化パターンＴｐを選択することにより、対応するパターンデータＤｐをカードリーダ／ライタ９３を介してメモリカード９１に書込むことができる。メモリカード９１は、自由に持ち運びできるため、携帯用ＤＮＡ増幅装置１に対して、カードリーダ４５を介して取込むことができる。また、携帯用ＤＮＡ増幅装置１と一緒に持ち運ぶことも可能である。
FIG. 6 shows the relationship between the thermal
したがって、携帯用ＤＮＡ増幅装置１において、カードリーダ４５は、検査対象となる被検査液Ｌに対して最適化した温度変化パターンＴｐに係わるパターンデータＤｐを取込むデータ取込機能部７として機能するとともに、内部メモリ５２は、パターンデータＤｐを格納するデータ格納部８として機能する。また、コントローラ本体５１は、データ取込機能部７から取込んだパターンデータＤｐをデータ格納部８に書込処理する書込処理機能部９として機能する。
Therefore, in the portable
さらに、制御部４には、通信部１７及びアラーム発生部４７を備える。通信部１７は、図１に示すように、外部通信機器１６に対する通信機能を備える。例示の外部通信機器１６は携帯用ＤＮＡ増幅装置１に付属する専用の通信機器（受信機）として構成し、主に、後述するアラーム出力機能を備える。なお、外部通信機器１６は、このような専用の通信機器として構成してもよいし、或いはスマートホンやモバイル機器等の各種外部通信機器を利用してもよい。
Further, the control unit 4 includes a
また、アラーム発生部４７は、報知する種類に応じて異なる複数のアラームを発する機能を備え、コントローラ本体５１と共にアラーム機能部１５を構成する。したがって、アラーム発生部４７は、点滅等による発光手段やチャイムやブザー等による発音手段を備えるとともに、コントローラ本体５１はアラームに対応する監視機能を備えている。図７に、アラーム機能部１５における機能の一例を示す。まず、電源スイッチをＯＮにした時点でコントローラ本体５１の監視機能も起動し、電源機能部６が正常に機能しているか否かを判断する（ステップＳ２１，Ｓ２２）。この際、電圧レベルが正常でない場合には、第一アラームＡ１を出力させる。次いで、通信部１７が正常に機能しているか否かを判断する（ステップＳ２３）。この場合、通信部１７から外部通信機器１６に対して確認信号を送信し、この確認信号に対する返信信号を正常に受信できるか否かなどにより判断する。この際、正常に通信できない場合には、第二アラームＡ２を出力させる。
The
以上の判断が正常に行われた場合には、温度変化パターンＴｐに基づきサーモモジュール３に対する通電制御及び排気ファン３０に対する通電制御等を行う制御プログラムＰｃを起動させる（ステップＳ２４）。また、携帯用ＤＮＡ増幅装置１の動作中は、各部の断線の有無を監視する（ステップＳ２５）。この際、断線が発生すれば、第三アラームＡ３を出力させる。この場合、断線には、ペルチェ素子の断線Ａ３１，温度センサの断線Ａ３２など、複数の異なる監視対象が存在するため、それぞれの断線に対して異なる第三アラームＡ３を出力させる。さらに、温度異常の有無も監視する（ステップＳ２６）。この際、温度異常が発生すれば、第四アラームＡ４を出力させる。この場合、温度異常には、加熱温度の異常高温Ａ４１，制御温度範囲の外れＡ４２など、複数の異なる監視対象が存在するため、それぞれの温度異常に対して異なる第四アラームＡ４を出力させる。
When the above determination is normally made, a control program Pc for performing energization control on the
他方、制御プログラムＰｃの終了、即ち、一連の増幅処理の終了により、第五アラームＡ５を出力させる。これにより、電源スイッチをＯＦＦにすればよい（ステップＳ２７，Ｓ２８）。したがって、このようなアラーム機能部１５を設ければ、温度変化パターンＴｐを有する熱サイクルによる、通常、２０〔分〕程度の処理時間が経過する間の使用者の監視を不要にできるため、他の作業を能率的に行うことができる。しかも、検査の失敗やトラブルを回避できるため、検査を効率的かつ確実に行うことができる利点がある。なお、各アラームは基本的に異なるが、この場合、アラームが異なるとは、チャイムの音色や発光点滅の間隔など、識別できる程度に異なる各種態様が含まれる。 On the other hand, the fifth alarm A5 is output when the control program Pc ends, that is, when a series of amplification processes ends. Thereby, the power switch may be turned off (steps S27 and S28). Accordingly, if such an alarm function unit 15 is provided, monitoring of the user during the processing time of about 20 [minutes] usually due to the thermal cycle having the temperature change pattern Tp can be made unnecessary. Can be done efficiently. In addition, since inspection failures and troubles can be avoided, there is an advantage that inspection can be performed efficiently and reliably. Each alarm is basically different, but in this case, different alarms include various aspects that are distinguishable to each other, such as a chime tone and a flashing interval.
また、このようなアラームの出力、即ち、アラームに係わるアラームデータＤａ…は、上述した通信部１７を介して外部通信機器１６に送信し、当該外部通信機器１６から当該アラームを出力させることもできる。このような通信部１７を設ければ、温度変化パターンＴｐを有する熱サイクルによる処理時間の間に、離れた場所で他の作業を行う場合であっても、アラームに基づき確実に対応できる利点がある。その他、図１（図３）において、５３は検査チューブＣ…に対する加熱温度を検出する温度センサを示し、この温度センサ５３による検出結果は、コントローラ本体５１に付与され、温度に対するフィードバック制御が行われる。
Further, such alarm output, that is, alarm data Da relating to the alarm can be transmitted to the external communication device 16 via the
次に、本実施形態に係る携帯用ＤＮＡ増幅装置１の使用方法を含む被検査液Ｌの検査方法の全体手順について、図１〜図１０を参照し、主に図８に示すフローチャートに従って説明する。
Next, the entire procedure of the test method of the test liquid L including the method of using the portable
前述したように、図６に示す熱サイクル処理装置９２を用いれば、検査対象となる被検査液Ｌに対して最適化した温度変化パターンＴｐを見出すことができる。具体的には、魚に関連する病原菌のＤＮＡを最も効果的に増幅できる温度変化パターンＴｐ、或いは食中毒に関連する食中毒菌のＤＮＡを最も効果的に増幅できる温度変化パターン等の様々な用途における温度変化パターンを見出すことができるとともに、多数のパターンデータＤｐ…をデータベースとして登録しておくことができる。
As described above, by using the thermal
今、ある河川において、魚の病気に関連する病原菌が発生しているか否かの調査を行う場合を想定する。この場合、熱サイクル処理装置９２に登録されてる多数の温度変化パターンＴｐ…から、その病原菌のＤＮＡを最も効果的に増幅することができる最適化した温度変化パターンＴｐを選択する（ステップＳ１）。そして、選択した温度変化パターンＴｐに対応するパターンデータＤｐを、カードリーダ／ライタ９３を介してメモリカード９１に書込む。
Now, suppose that a river is being investigated for the presence of pathogenic bacteria related to fish disease. In this case, an optimized temperature change pattern Tp that can most effectively amplify the DNA of the pathogenic bacterium is selected from a large number of temperature change patterns Tp... Registered in the thermal cycle processing device 92 (step S1). Then, the pattern data Dp corresponding to the selected temperature change pattern Tp is written into the
一方、パターンデータＤｐを書込んだメモリカード９１は、携帯用ＤＮＡ増幅装置１におけるカードリーダ４５にセットし、携帯用ＤＮＡ増幅装置１に取込むとともに、内部メモリ５２に登録する（ステップＳ２）。なお、以上の取込手順は一例であり、各種態様が考えられる。例えば、複数のパターンデータＤｐ…を一つ又は二つ以上のメモリカード９１に書込み、現地まで携帯用ＤＮＡ増幅装置１と一緒に持参し、その場所で適切なパターンデータＤｐを選択し、携帯用ＤＮＡ増幅装置１に対する取込みを行ってもよい。
On the other hand, the
また、調査（検査）に必要な付属品を準備する（ステップＳ３）。付属品としては、携帯用ＤＮＡ増幅装置１により増幅処理を行う際に使用する第一酵素液，図１０に示す、増幅処理後における検出処理時に使用する第二酵素液ＫＬ，試験紙（クロマト濾紙）ＫＰ，予備バッテリ等を用意する。
Also, accessories necessary for the investigation (inspection) are prepared (step S3). As an accessory, the first enzyme solution used when the portable
一方、用意した携帯用ＤＮＡ増幅装置１と付属品は、上述した調査対象となる河川まで持参する（ステップＳ４）。そして、現地で調査対象の河川水（被検査液Ｌ）を検査チューブＣ…に５〔μｌ〕採取する（ステップＳ５）。また、検査チューブＣ…にＰＣＲ法で使用する第一酵素液（５〔μｌ〕）を添加し、熱交換ユニット２のチューブセット部２５ｓにセットする（ステップＳ６）。セットが終了したなら、カバー機能部１３を閉じ、電源スイッチをＯＮにする（ステップＳ７）。
On the other hand, the prepared portable
これにより、制御プログラムＰｃが起動し、前述した温度変化パターンＴｐに基づく制御が行われることにより、検査対象となる病原菌のＤＮＡに対してＰＣＲ法（ポリメラーゼ連鎖反応法）による増幅処理が行われる（ステップＳ８）。そして、予め設定した処理時間が経過したなら、増幅処理が終了するため、電源スイッチをＯＦＦにする（ステップＳ９，Ｓ１０）。 As a result, the control program Pc is activated and the control based on the above-described temperature change pattern Tp is performed, whereby the amplification process by the PCR method (polymerase chain reaction method) is performed on the DNA of the pathogenic bacteria to be examined ( Step S8). Then, when the preset processing time has elapsed, the amplification process ends, so the power switch is turned off (steps S9 and S10).
そして、増幅処理が終了した検査チューブＣの中に、図１０に示すように、第二酵素液（ラテックス液：５０〔μｌ〕）ＫＬを追加する（ステップＳ１１）。また、試験紙（クロマト濾紙）ＫＰを検査チューブＣの中に挿入する（ステップＳ１２）。この試験紙ＫＰには予め複数のバンド（ライン）が印刷されている。非使用状態ではバンドの発色はないが、検査対象となる病原菌のＤＮＡが存在すれば、対応するバンドが発色するため、その有無を判定できる（ステップＳ１３）。 Then, as shown in FIG. 10, the second enzyme solution (latex solution: 50 [μl]) KL is added to the test tube C after the amplification process (step S11). Further, a test paper (chromatographic filter paper) KP is inserted into the inspection tube C (step S12). A plurality of bands (lines) are printed in advance on the test paper KP. In the non-use state, there is no color development of the band, but if the DNA of the pathogenic bacteria to be examined is present, the corresponding band is colored, so the presence or absence can be determined (step S13).
例示の場合、試験紙ＫＰを被検査液Ｌに漬けることにより液が試験紙ＫＰに吸収され、下から上に上昇する。被検査液Ｌに漬けてから５〜１０〔分〕程度を目処に判定可能である。図１０に例示する試験紙ＫＰは、発色後（使用後）の一例を示す。例示の場合、四つのバンドＢｋ…が発色し、四種類の検査対象が存在していることを示している。なお、最上部における二つのバンドＢｃ…は、正常に検査が行われたことを示している。以上により調査は終了する。この際、検査対象の採取から検査終了まで、概ね３０〔分〕程度である。 In the example, the test paper KP is immersed in the liquid L to be inspected, so that the liquid is absorbed by the test paper KP and rises from the bottom to the top. It can be determined about 5 to 10 minutes after being immersed in the liquid L to be inspected. The test paper KP illustrated in FIG. 10 shows an example after coloring (after use). In the example, four bands Bk ... are colored, indicating that there are four types of inspection objects. Note that the two bands Bc... At the uppermost part indicate that the inspection was performed normally. This completes the survey. At this time, it is about 30 [min] from the collection of the inspection object to the end of the inspection.
このように、本実施形態に係る携帯用ＤＮＡ増幅装置１によれば、ケース本体部５ｍ及びこのケース本体部５ｍを密閉状に閉塞可能な開閉式のケース蓋部５ｃを有する携帯可能なケース５，及びこのケース５に収容又は付属する、バッテリ及び／又は電池６ｂ，外部電源入力部６ｏの一方又は双方を有する電源機能部６を備えるとともに、検査対象となる被検査液Ｌに対して最適化した温度変化パターンＴｐに基づく制御を行うことができるため、河川の水質汚染を調査する場合であっても、採取した河川水（被検査液Ｌ）をその場所で検査することができる。したがって、迅速性が要求される検査にも十分に応えることができるとともに、被検査液Ｌに変化を招く虞れも生じない。しかも、河川水（検査対象）を持ち帰る等の負担を排除できるため、利便性の大幅な向上に寄与できる。また、検査対象となる被検査液Ｌに対して最適化した温度変化パターンＴｐを選択できるため、水質汚染調査，食中毒菌の調査，農畜産物の異種調査，肉種判定等、様々な用途に幅広く利用できる。しかも、温度変化パターンＴｐを選択すれば足りるため、だれでも間違いなく使用できるとともに、使い勝手の向上にも寄与できる。さらに、制御処理系の簡略化を実現できるため、電力消費を抑制し、長時間の検査にも対応できるとともに、省エネルギ性の向上にも寄与できる。
Thus, according to the portable
以上、好適実施形態について詳細に説明したが、本考案は、このような実施形態に限定されるものではなく、細部の構成，形状，素材，数量等において、本考案の要旨を逸脱しない範囲で、任意に変更，追加，削除することができる。 The preferred embodiment has been described in detail above. However, the present invention is not limited to such an embodiment, and the detailed configuration, shape, material, quantity, and the like are within the scope of the present invention. , Can be changed, added and deleted arbitrarily.
例えば、熱交換ユニット２は、必ずしも例示の形態に限定されるものではなく、特許文献１及び特許文献２に記載する形態を排除するものではない。また、電源機能部６には、バッテリの代わりに一次電池を用いてもよいし、或いはバッテリと一次電池の双方を用いてもよい。特に、バッテリと一次電池の双方を用いる場合、バッテリを主電源とし、一次電池をバッテリ切れの際に用いる予備電源として用いることができる。一方、メモリカード９１を例示したが、ＵＳＢメモリ等の他の各種メディアを利用できるとともに、通信部１７を利用して無線により転送する方式であってもよい。また、温度変化パターンＴｐと制御プログラムＰｃは、制御プログラムＰｃを携帯用ＤＮＡ増幅装置１に格納し、パターンデータＤｐのみを取込む方式であってもよいし、温度変化パターンＴｐと制御プログラムＰｃを組合わせて取込む方式であってもよい。アラーム機能部１５におけるアラームの種類は例示であり、様々な種類のアラームを適用可能である。さらに、試験紙ＫＰやこの試験紙ＫＰを用いた検査方法（判定方法）は例示であり、公知の各種手法を用いることができる。
For example, the
本考案に係る携帯用ＤＮＡ増幅装置は、水質汚染調査をはじめ、食中毒菌の調査，農畜産物の異種調査，肉種判定等、様々な用途における検査対象となるＤＮＡの増幅に利用できる。 The portable DNA amplification device according to the present invention can be used for amplification of DNA to be tested in various applications such as water pollution investigation, food poisoning bacteria investigation, agricultural and livestock product heterogeneous investigation, meat species determination, and the like.
１：携帯用ＤＮＡ増幅装置，２：熱交換ユニット，３：サーモモジュール，４：制御部，５：ケース，５ｍ：ケース本体部，５ｍｉ：ケース本体部の内面，５ｃ：ケース蓋部，６：電源機能部，６ｂ：バッテリ及び／又は電池，６ｏ：外部電源入力部，７：データ取込機能部，８：データ格納部，９：書込処理機能部，１１：シャーシ，１２ａ…：弾性部材，１２ｂ…：弾性部材，１２ｃ…：弾性部材，１３：カバー機能部，１４：ヒータ部，１５：アラーム機能部，１６：外部通信機器，１７：通信部，Ｌ：被検査液，Ｃ…：検査チューブ，Ｔｐ：温度変化パターン，Ｄｐ：パターンデータ，Ｄａ：アラームデータ，Ｚｕ：低温域，Ｚｄ：高温域 1: portable DNA amplification device, 2: heat exchange unit, 3: thermo module, 4: control unit, 5: case, 5m: case body, 5mi: inner surface of case body, 5c: case lid, 6: Power supply function unit, 6b: battery and / or battery, 6o: external power input unit, 7: data capture function unit, 8: data storage unit, 9: write processing function unit, 11: chassis, 12a ...: elastic member , 12b ...: elastic member, 12c ...: elastic member, 13: cover function unit, 14: heater unit, 15: alarm function unit, 16: external communication device, 17: communication unit, L: liquid to be inspected, C ...: Inspection tube, Tp: Temperature change pattern, Dp: Pattern data, Da: Alarm data, Zu: Low temperature range, Zd: High temperature range
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|---|---|---|---|---|
| CN108531390A (en) * | 2018-04-11 | 2018-09-14 | 张薇 | A kind of portable equipment that can be used for Site Detection nucleic acid |
| CN114563729A (en) * | 2022-04-27 | 2022-05-31 | 浙江浙能能源服务有限公司 | Quick positioning and replacing device for power failure of PCR detector |
| WO2024033994A1 (en) * | 2022-08-09 | 2024-02-15 | 株式会社日立ハイテク | Temperature control device and biochemical device, analysis device, and genetic testing device comprising same |
| WO2024037302A1 (en) * | 2022-08-16 | 2024-02-22 | 杭州逸检科技有限公司 | Portable nucleic acid detection device, system and method |
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