CN104946525A - 核酸扩增反应装置以及核酸扩增方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的核酸扩增反应装置具备:旋转体,具有能够安装筒的安装部,筒具备管和核酸扩增反应用容器,在管的内部依次具备:由油构成的第一液柱、由清洗液构成的第二液柱、由油构成的第三液柱、由溶出液构成的第四液柱、以及由油构成的第五液柱,核酸扩增反应用容器与管的配置有第五液柱的一侧连通且将核酸扩增反应试剂保持于油中;加热部,用于对第四液柱进行加热并具有筒状槽,当在安装部安装有筒时,管卡合于筒状槽并从筒状槽的开口部呈狭缝状露出;磁力施加机构,对核酸结合性磁性载体施加磁力,使核酸结合性磁性载体沿管的长度方向移动,旋转体旋转而使筒的姿势变化,由此包含从管导入的溶出液的液滴在核酸扩增反应容器的内部移动。
Description
技术领域
本发明涉及核酸扩增反应装置以及核酸扩增方法。
背景技术
近年来,由于基因的利用技术的发展,基因诊断、基因治疗等利用基因的医疗受到瞩目。另外,即使在农业、畜牧业领域中,也开发出很多将基因用于鉴别品种、改良品种的方法。作为用于利用基因的技术,PCR(Polymerase Chain Reaction聚合酶链反应)等技术正在广泛普及。如今,PCR在生物体的信息解析中成为必不可缺的技术。PCR是对包含成为扩增对象的核酸(靶核酸)以及试剂的溶液实施热循环,从而使靶核酸扩增的方法。作为PCR的热循环,通常是以两个梯度或者三个梯度的温度来实施热循环的方法。
另一方面,医疗机构中对以流行性感冒为代表的传染病的诊断,现状是使用免疫层析试剂盒等简易检查套件成为主流。但是,在这样的简易检查中,存在精度不够的情况,因而希望将能够期待更高的检查精度的PCR应用于传染病的诊断。另外,医疗机构的普通门诊患者等由于诊察的时间受限的关系,所以检查所花费的时间被限制在短时间内。因此,现状是例如对流行性感冒的检查牺牲检查的精度,而通过简易的免疫层析试剂盒等的检查而实现短时间化。
根据这样的情况,在医疗机构中,为了实现基于能够期待更高的精度的PCR进行的检查,需要缩短反应所需的时间。作为用于在短时间内进行PCR反应的装置,例如在专利文献1中公开了一种生物体试样反应装置,其通过使生物体试样反应用芯片绕水平方向的旋转轴旋转,从而使反应液移动来实施热循环,其中所述生物体试样反应用芯片填充有反应液、和不与反应液混合且比重比反应液小的液体(专利文献1)。另外,作为PCR的一个方法,公开有以下方法,即:使用了磁性粒子的方法(专利文献2)、通过使用磁性粒子作为液滴的移动机构,使基板上在温度变化区域的液滴移动,由此进行PCR的热循环的方法(专利文献3)等。
专利文献1:日本特开2009-136250号公报
专利文献2:日本特开2009-207459号公报
专利文献3:日本特开2008-012490号公报
在使用磁性粒子的核酸提取方法中,在使核酸从磁性粒子表面向溶液(溶出液)脱离时,若对溶出液进行加热,则溶出效率提高。作为其方法,考虑有利用加热块对溶出部进行加热的方法,但在使用细管进行的提取中,会导致细管被加热块覆盖。但是,若导致细管被加热块覆盖,则存在导致细管与磁铁的距离分离,从而无法对磁性粒子施加足够的磁力,因此利用磁力对溶出液中的磁性粒子进行感应变得困难的情况。
发明内容
本发明是鉴于上述情况所做出的,目的在于提供一种核酸提取用设备,能够对被加热块包围的管内的溶出液中的磁性粒子施加较强的磁力。
本发明所涉及的核酸扩增反应装置的特征在于,旋转体,其具有能够安装筒的安装部,所述筒具备管和核酸扩增反应用容器,其中在所述管的内部依次具备:由油构成的第一液柱;由清洗液构成的第二液柱,其与油相互分离并对结合有核酸的核酸结合性磁性载体进行清洗;由油构成的第三液柱;由溶出液构成的第四液柱,其与油相互分离并使所述核酸从结合有所述核酸的核酸结合性磁性载体溶出;以及由油构成的第五液柱,所述核酸扩增反应用容器与所述管的配置有所述第五液柱的一侧连通且将核酸扩增反应试剂保持于油中;加热部,其用于对所述第四液柱进行加热,该加热部具有筒状槽,当在所述安装部安装有所述筒时,所述管卡合于所述筒状槽并且从所述筒状槽的开口部呈狭缝状露出;以及磁力施加机构,其对所述核酸结合性磁性载体施加磁力,使所述核酸结合性磁性载体沿所述管的长度方向移动,所述旋转体旋转而使所述筒的姿势发生变化,由此包含有从所述管导入的所述溶出液的液滴在所述核酸扩增反应容器的内部移动。也可以具有第二加热部,其对所述核酸扩增反应用容器的与所述管连通的一侧的一端亦即第一部分进行加热。也可以具有第三加热部,其对所述核酸扩增反应用容器的与所述第一部分不同的另一端亦即第二部分进行加热。
本发明所涉及的核酸扩增方法的特征在于,是使用上述核酸扩增反应装置来进行核酸扩增反应的方法,该核酸扩增方法包括以下工序:对导入到所述管内的所述核酸结合性磁性载体施加磁力,以使其移动到所述管的所述第四液柱的位置的工序;利用所述加热部对所述溶出液液柱进行加热的工序;以及将所述溶出液从所述管推出并使其流入所述核酸扩增反应用容器的工序,在对所述溶出液液柱进行加热的工序中,将所述磁铁按压于所述开口部。
对于本发明的其他特征,根据本说明书以及附图的记载能够明确。
附图说明
图1A以及图1B是筒1的说明图。
图2A~图2C是筒1的动作说明图。
图3A~图3D是罐3的说明图。
图4是固定爪25以及导板26与安装部62的说明图。
图5A以及图5B是PCR容器30的周边的说明图。
图6A是PCR装置50的内部结构的立体图。图6B是PCR装置50的主要结构的侧视图。
图7是PCR装置50的框图。
图8A是旋转体61的说明图。图8B是在旋转体61的安装部62安装了筒1的状态的说明图。
图9A~图9D是安装筒1时的PCR装置50的状态的说明图。
图10是使磁铁71向下方移动时的磁性粒子7的动作的概念图。
图11A~图11C是核酸溶出处理的说明图。
图12是使磁铁71摆动时的磁性粒子7的动作的概念图。
图13A~图13C是液滴形成处理的说明图。
图14A以及图14B是热循环处理的说明图。
图15A以及图15B是第二实施方式的筒1的说明图。
图16A是第二实施方式的筒1的初始状态的说明图。图16B是从图16A的状态按压柱塞10而使密封件12A与下注射筒22接触时的侧视图。图16C是按压柱塞10后的第二实施方式的筒1的说明图。
图17A以及图17B是第二实施方式的PCR容器30的周边的说明图。
具体实施方式
以下,对本发明的实施方式进行详细地说明。另外,本发明的目的、特征、优点及其构思通过本说明书的记载,能够使本领域技术人员明确,根据本说明书的记载,只要是本领域技术人员则能够容易地再现本发明。以下所记载的发明的实施方式表示本发明的优选的实施方式,为了例示或者说明而示出,本发明不限定于此。能够本说明书所公开的本发明的意图以及范围内,基于本说明书的记载,进行各种改变以及修饰对于本领域技术人员而言是显而易见的。
第一实施方式
首先,对安装于PCR装置50(核酸扩增反应装置)的筒进行说明,然后对本实施方式的PCR装置50的结构、动作进行说明。
筒1
图1A以及图1B是筒1的说明图。图2A~图2C是筒1的动作说明图。图2A是筒1的初始状态的说明图。图2B是从图2A的状态按压柱塞10而使密封件12A与下注射筒22接触时的侧视图。图2C是按压柱塞10后的筒1的说明图。
筒1是进行使核酸从结合有核酸的磁性粒子7溶出的核酸溶出处理的容器,并且是对成为PCR溶液的溶出液47进行用于聚合酶反应的热循环处理的容器。
核酸提取处理在罐3中进行,在通过管20的期间被精制。管20的材质不做特别地限定,例如能够列举玻璃、塑料等树脂、金属等。特别是若选择透明的玻璃、树脂作为管20的材质,则能够从管20的外部观察内部,因此更加优选。另外,若管20的材质选择透过磁力的物质或非磁性体,则在使磁性粒子通过管20的情况等下,通过从管20的外部赋予磁力,由此容易使磁性粒子移动,因此是优选的。另外,由于在管的附近配置有加热器(后述的溶出用加热器65A、高温侧加热器65B),所以管的材质优选至少具有100℃以上的耐热性的材质。另外,管20的材质也可以与罐的材质相同。
管20具有清洗液液柱45、溶出液液柱47以及油柱。结合有核酸的磁性粒子7被外部的磁铁吸引,因此通过使磁铁沿着管20在外部移动,从而磁性粒子7在管20内移动,并穿过清洗液液柱45而到达溶出液液柱47。与磁性粒子7结合的核酸,在清洗液液柱45被清洗液清洗,并在溶出液液柱47溶出。其中,所谓“液柱”意味着:特定的液体在管20内占据一个区域的情况下的液体。例如,在图2A~图2C中,将在细管23内保持为柱状的液体称为“液柱”。另外,油与其他溶液相互分离(不与其他溶液混合),因此由油构成的液柱具有防止其两侧的水溶性的液柱相互混合的功能。优选在液柱中、液柱之间不存在气泡或其他液体,但只要磁性粒子7能够穿过液柱,则可以存在气泡或其他液体。
油的种类不做特别地限定,能够使用矿物油、硅油(2CS硅油等)、植物油等,但通过使用更高粘度的油,在使核酸结合性固相载体在与上侧的液柱的界面移动的情况下,能够提高油所带来的“洗掉效果”。由此,在使核酸结合性固相载体从上侧的液柱向由油构成的液柱移动的情况下,能够更加难以将附着于核酸结合性固相载体的水溶性的成分带入到油内。
热循环处理在筒1的PCR容器30中进行。PCR容器30被油填满,溶出液47与该油相互分离,因此若从管20将溶出液液柱47推出到PCR容器30中,则成为液滴状,另外,由于比重比油大,所以成为液滴状的溶出液47沉降。利用外部的加热器在PCR容器30内形成高温区域36A和低温区域36B,若反复使筒1整体与加热器一同上下翻转,则液滴状的溶出液47在高温区域36A与低温区域36B之间交替地移动,从而能够对PCR溶液亦即溶出液47实施两个梯度的温度处理。
PCR容器30的材质不做特别地限定,但例如能够列举玻璃、塑料等树脂、金属等。另外,由于在PCR容器30的附近存在高温侧加热器65B,所以PCR容器30的材质优选至少具有100℃以上的耐热性。若PCR容器30的材质选择透明或者半透明的材质,则荧光测量(亮度测量)变得容易,因此是优选的。但是,不需要在PCR容器30的全部区域均为透明或者半透明,只要至少与荧光测量仪55对置的部位(例如PCR容器30的底部35A)为透明或者半透明即可。另外,PCR容器30的材质也可以与罐3、柱塞10的材质相同。
筒1由罐3以及筒主体9构成。作为构成筒1的套件,与罐3以及筒主体9一同预先准备接续器5。经由接续器5将罐3与筒主体9进行连接,由此能够组装筒1。但是,也能够构成为将罐3直接安装于筒主体9。
在以下的筒1的构成要素的说明中,如图2A所示,将沿着长条的筒1的方向称为“长度方向”,将罐3侧称为“上游侧”,将PCR容器30侧称为“下游侧”。另外,有时将上游侧简称为“上”,将下游侧简称为“下”。
(1)罐
图3A~图3D是罐3的说明图。
在套件中预先准备的罐3中收纳有溶解液41以及磁性粒子7。在罐3的开口安装有能够取下的盖3A(参照图3A)。作为溶解液41,使用5M硫氰酸胍、2%Triton X-100、50mM Tris-HCl(pH7.2)。工作人员取下盖3A而打开罐3的开口(参照图3B),将附着有病毒的棉棒浸入罐3内的溶解液41,从而将病毒采集于溶解液41(参照图3C)。在对罐3内的液体进行搅拌时,也可以在图3C的状态下振荡罐3,但这样溶解液41容易溢出,因此如图3D所示,优选在将附带盖5A的接续器5安装于罐3的开口后,振荡罐3。由此能够对罐3内的物质进行搅拌,从而病毒粒子由溶解液41溶解,且核酸游离,并且涂敷于磁性粒子7的二氧化硅吸附核酸。磁性粒子7相当于核酸结合性固相载体。然后,工作人员取下安装于罐3的开口处的接续器5的盖5A,经由接续器5将罐3安装于筒主体9(参照图2A)。
罐3由具有挠性的树脂构成,罐3能够膨胀。在柱塞10滑动而从图2A的状态成为图2B的状态时,罐3膨胀,由此能够抑制管20内的液体的压力过于上升,从而能够抑制管20内的液体被推出至下游侧。优选以罐3容易膨胀的方式在罐3形成变形部3B。
另外,对核酸进行提取、扩增的样品,不局限于病毒,也可以是细胞。对细胞的来源也不做特别地限定,可以是微生物,也可以是高等生物的组织切片、血液等。
另外,溶解液41只要含有促溶物质,则不做特别地限定,但也可以以破坏细胞膜或者使细胞中所包含的蛋白质变性为目的而含有表面活性剂。作为该表面活性剂,通常只要是从细胞等提取核酸所使用的表面活性剂,则不做特别地限定,具体而言,能够列举Triton-X等Triton类表面活性剂、Tween20等Tween类表面活性剂那样的非离子表面活性剂、以及N-月桂酰肌氨酸钠(SDS)等阴离子表面活性剂,但特别地优选将非离子表面活性剂使用为0.1~2%的范围。并且,在溶解液优选含有2-巯基乙醇或者二硫苏糖醇等还原剂。溶解液也可以是缓冲液,但优选是pH6~8的中性。考虑这些因素,具体而言,优选含有3~7M的胍盐、0~5%的非离子表面活性剂、0~0.2mM的EDTA、以及0~0.2M的还原剂等。
促溶物质只要具有在水溶液中产生促溶离子(离子半径较大的一价的阴离子)而增加疏水性分子的水溶性的作用,并有助于核酸向固相载体的吸附,则不做特别地限定。具体而言,能够列举硫氰酸胍、盐酸胍、碘化纳、碘化钾、高氯酸钠等,其中,优选蛋白质变性作用较强的硫氰酸胍或者盐酸胍。这些促溶物质的使用浓度根据各物质不同而不同,例如,在使用硫氰酸胍的情况下,优选在3~5.5M的范围内使用,在使用盐酸胍的情况下,优选在5M以上使用。
另外,采集样品的器具不做特别地限定,只要根据用途选择抹刀、棒、刮刀等来取代棉棒即可。
罐3的内容积不做特别地限定,但例如能够形成0.1mL以上且100mL以下。罐3的材质不做特别地限定,但例如能够列举玻璃、塑料等树脂、金属等。特别地,若选择透明的玻璃、树脂作为罐的材质,则能够从罐3的外部观察内部,因此更加优选。此外,罐3与各管20可以成型为一体,也可以能够装卸。若利用橡胶、弹性体、高分子等具有挠性的物质作为罐3的材质,则在罐3安装了盖的状态下,使罐3变形,从而能够对罐3的内部进行加压。由此,能够从管的前端侧将管20的内容物从管的内部向外部推出。
(2)筒主体
筒主体9具有柱塞10、管20以及PCR容器30。
(2-1)柱塞
以下,参照图2A~图2C,对柱塞10进行说明。
柱塞10是将液体从作为注射筒发挥功能的管20的下游侧推出的可动式的推杆。柱塞10具有将管20内的规定量的液体从管20的末端向PCR容器30推出的功能。另外,柱塞10也具有经由接续器5而安装罐3的功能。
柱塞10具有筒状部11以及棒状部12。筒状部11设置于罐3侧(上游侧),棒状部12设置于管20侧(下游侧)。棒状部12被板状的两条肋材13从筒状部11的下游侧的内壁支承。棒状部12的下游侧从筒状部11向下游侧突出。
筒状部11在上游侧以及下游侧开口,筒状部11的内壁成为液体的通路。接续器5嵌合于筒状部11的上游侧(罐3侧)的开口。也可以对套件中预先准备的筒主体9的柱塞10安装盖,该盖能够在筒状部11的上游侧的开口取下。筒状部11的下游侧的开口位于管20的上注射筒21的内部。从筒状部11的上游侧的开口所导入的磁性粒子7,通过筒状部11的内部,并穿过肋材13的表里而从筒状部11的下游侧的开口出来,并被导入至管20的上注射筒21。
筒状部11的下游侧嵌合于管20的上注射筒21的内壁。筒状部11内接于管20的上注射筒21,并且能够相对于上注射筒21沿长度方向滑动。
在筒状部11的上游侧的开口的周围,形成有供接续器5安装的安装台11A。另外,安装台11A也是在按压柱塞10时被按压的部位。通过按压安装台11A,由此柱塞10相对于管20滑动,从而从图2A的状态成为图2C的状态。若柱塞10向下游侧移动,则安装台11A与管20的上缘接触(参照图2C)。即,柱塞10的安装台11A与管20的上缘的间隔成为柱塞10的滑动长度。
棒状部12在初始状态下位于管20的上注射筒21的内部,并与下注射筒22分离(参照图2A)。若柱塞10相对于管20滑动,则棒状部12被插入至管20的下注射筒22,从而棒状部12内接于下注射筒22,并且相对于下注射筒22向下游方向滑动(参照图2B以及图2C)。
棒状部12的与长度方向正交的截面的形状呈圆形。但是,棒状部12的截面形状只要能够嵌合于管20的下注射筒22的内壁,则能够列举圆、椭圆、多边形,不做特别地限定。
在棒状部12的下游侧的端部形成有密封件12A。若密封件12A嵌合于下注射筒22,则能够防止下游侧的管20内的液体向上注射筒21逆流。而且,若将柱塞10从图2B的状态按压至图2C的状态,则在该期间,管20内的液体从下游侧被推出相当于密封件12A在下注射筒22内滑动的体积的量。
另外,密封件12A在下注射筒22内滑动的体积(管20内的液体从下游侧被推出的量),比管20内的溶出液液柱47以及第三油柱48的合计多。由此,能够推出管20内的液体,而不使溶出液47残留于管20。
柱塞10的材质不做特别地限定,例如能够列举玻璃、塑料等树脂、金属等。另外,柱塞10的筒状部11以及棒状部12可以由相同的材质形成为一体,也可以由其他材质形成。在此是用树脂对筒状部11以及棒状部12分别进行成型,经由肋材13对筒状部11与棒状部12进行接合,由此能够形成柱塞10。
在柱塞10的内部预先收纳有油42以及第一清洗液43。柱塞10内的油42的比重比第一清洗液43小,因此在将罐3安装于筒主体9时,若以柱塞10的安装台11A为上方,使筒主体9立起,则如图2A所示,在罐3内的液体与筒主体9的第一清洗液43之间配置有油42。另外,作为油42,使用2CS硅油,作为第一清洗液43,使用8M盐酸胍、0.7%Triton X-100。
另外,第一清洗液43只要是与油42以及油44在混合时均相互分离的液体即可。第一清洗液43优选为水或者低盐浓度水溶液,在为低盐浓度水溶液的情况下,优选为缓冲液。低盐浓度水溶液的盐浓度优选为100mM以下,更优选为50mM以下,最优选为10mM以下。另外,低盐浓度水溶液的下限不特别限定,但优选为0.1mM以上,更优选为0.5mM以上,最优选为1mM以上。另外,该溶液也可以含有Triton、Tween、SDS等表面活性剂,pH不做特别地限定。用于形成缓冲液的盐不做特别地限定,但优选使用三羟甲基氨基甲烷(Tris)、4-羟乙基哌嗪乙磺酸(HEPES)、哌嗪-1,4-二乙磺酸(PIPES)、磷酸等的盐。并且,该清洗液优选含有不阻碍核酸相对于载体的吸附、逆转录反应、PCR反应等的量的醇。在该情况下,醇浓度不做特别地限定,但也可以为70%以下,60%以下,50%以下,40%以下,30%以下,20%以下,10%以下,但优选为5%以下或者2%以下,更加优选为1%以下或者0.5%以下,最优选为0.2%以下或者0.1%以下。
另外,在第一清洗液43中也可以含有促溶剂。例如,若在第一清洗液43含有盐酸胍,则能够对吸附于粒子等的核酸的吸附进行维持或者强化并且清洗粒子等。作为含有盐酸胍的情况下的浓度,例如能够为3mol/L以上且10mol/L以下,优选为5mol/L以上且8mol/L以下。若盐酸胍的浓度在该范围内,则能够使吸附于粒子等的核酸更加稳定地吸附,并且清洗其他夹杂物等。
(2-2)管
以下,参照图2A~图2C,对管20进行说明。
管20呈能够使液体沿长度方向流通的筒状的形状。管20具有上注射筒21、下注射筒22以及细管23,各部的内径阶梯性地不同。
上注射筒21呈能够使液体沿长度方向流通的筒状的形状。在上注射筒21的内壁以能够滑动的方式内接有柱塞10的筒状部11,上注射筒21作为相对于柱塞10的筒状部11的注射筒发挥功能。
下注射筒22呈能够使液体沿长度方向流通的筒状的形状。在下注射筒22的内壁以能够滑动的方式嵌合有柱塞10的棒状部12的密封件12A,下注射筒22作为相对于柱塞10的棒状部12的注射筒发挥功能。
细管23呈能够使液体沿长度方向流通的细管状的形状。细管23的内径为液体能够维持液柱的形状的大小,此处为1.0mm。在细管23的末端(管20的下游侧的端部),内径比上述小,此处为0.5mm。细管23的末端的内径设定为比后述的液滴状的溶出液的直径(1.5~2.0mm)小。由此,在将溶出液液柱47从细管23的末端推出时,能够避免液滴状的溶出液附着于细管23的末端、逆流入细管23内。
另外,细管23只要是在内部具有空洞并具有能够使液体沿长度方向流通的筒状的形状即可,也可以沿长度方向弯曲,但优选呈直线状。管内部的空洞只要液体在管内能够维持液柱的形状,则其大小、形状均不做特别地限定。另外,管内的空洞的大小、相对于长度方向垂直的截面的形状,也可以沿着管的长度方向变化。
管的外形的与长度方向垂直的截面的形状也不做限定。此外,管的壁厚(从内部的空洞的侧面至外部的表面的尺寸)也不做特别地限定。在管呈圆筒状的情况下,其内径(内部的空洞的与长度方向垂直的截面的圆的直径)例如能够形成为0.5mm以上且2mm以下。若管的内径在该范围内,则管的材质、液体的种类在广泛的范围内容易形成液体的液柱。前端更优选变细成锥形状,能够形成为0.2mm以上且1mm以下。而且,缩小细管23的末端的内径(细管23的开口径),由此能够抑制在PCR容器30内液滴化的溶出液47,吸附于细管23的开口而无法分离。但是,若过于缩小细管23的末端的内径,则导致形成大量较小液滴的溶出液47。另外,若使乃至细管23的末端以外的部分也与末端同样地细径化,则从确保各液柱的体积的必要性考虑,导致筒1变长,因而是不优选的。
细管23在内部从上游侧依次具备:第一油柱44、清洗液液柱45、第二油柱46、溶出液液柱47以及第三油柱48。即,在水溶性的液柱(清洗液液柱45或者溶出液液柱47)的两侧配置有油柱。
另外,在比第一油柱44靠上游侧的上注射筒21以及下注射筒22内,预先收纳有油42以及清洗液43(参照图2A)。上注射筒21以及下注射筒22的内径比细管23的内径大,在上注射筒21以及下注射筒22中无法将液体(油42以及清洗液43)维持为液柱那样的柱状,但第一油柱44能够通过细管23保持为液柱的形状,因此能够抑制构成第一油柱44的油向上游侧移动。
清洗液液柱45也可以由作为第二清洗液的5mM的Tris盐酸缓冲液构成,但第二清洗液可以是基本上与第一清洗液中所述的成分相同的结构,可以与第一清洗液相同、也可以不同,但优选实际上不包含促溶物质的溶液。这是因为在之后的溶液中不会带入促溶物质。如上所述,该清洗液也优选包含不阻碍核酸相对于载体的吸附、逆转录反应、PCR反应等的量的醇。在该情况下,醇浓度不做特别地限定,但也可以为70%以下,60%以下,50%以下,40%以下,30%以下,20%以下,10%以下,但优选为5%以下或者2%以下,更优选为1%以下或者0.5%以下,最优选为0.2%以下或者0.1%以下。
清洗液液柱45也可以由被油的液柱断开的多个液柱构成。在清洗液液柱45由多个液柱构成的情况下,各液柱的液体可以相同、也可以不同。其中,只要存在至少一个清洗液的液柱,则其他液柱的液体不做特别地限定,但优选全部的液柱为清洗液。清洗液液柱45分割的数量例如可以考虑管20的长度、清洗的对象等而适当地设定。
所谓溶出液47是指:使吸附于核酸结合性固相载体的核酸从载体溶出于溶液中,之后进行逆转录反应以及聚合酶反应的液体。因此,溶出液47可以是水、缓冲液,也可以以溶出核酸后的溶出液47保持原样地成为用于逆转录反应以及聚合酶反应的缓冲溶液的方式预先调制。用于形成缓冲液的盐只要不阻碍酶反应,则不做特别地限定,但优选使用Tris、HEPES、PIPES、磷酸等的盐。另外,为了进行逆转录反应,也可以包含逆转录酶、dNTP、以及逆转录酶用引物(寡核苷酸)。并且,作为反应阻碍防止剂,优选含有BSA(牛血清白蛋白)或者明胶。溶剂优选为水,更优选实际上不包含乙醇、异丙醇等有机溶剂以及促溶物质。
DNA聚合酶用引物能够相对于检测的DNA容易地决定适当的序列。通常,为了扩增一种DNA,只要包含5’侧的引物与3’侧的引物的引物对即可。此外,为了扩增多种DNA,预先包含由不同的荧光色素标记的多种引物对,由此也能够与复合PCR对应。在该情况下,只要适当地将TaqMan探针也形成多个即可。
溶出液所包含的dNTP、盐的浓度只要形成适于使用的酶的浓度即可,但通常,只要将dNTP形成为10~1000μM,优选形成为100~500μM,使Mg2+形成为1~100mM,优选形成为5~10mM,将Cl-形成为1~2000mM,优选形成200~700mM即可,总离子浓度不做特别地限定,但可以为比50mM高的浓度,优选为比100mM高的浓度,更加优选为比120mM高的浓度,进一步优选为比150mM高的浓度,进一步优选为比200mM高的浓度。上限优选为500mM以下,更加优选为300mM以下,进一步优选为200mM以下。引物用寡核苷酸分别为0.1~10μM,优选使用0.1~1μM。BSA或者明胶的浓度在1mg/mL以下,反应阻碍防止效果较少,若为10mg/mL以上,则存在阻碍逆转录反应、其后的酶反应的可能性,因此优选为1~10mg/mL。在使用明胶的情况下,其来源能够例示牛皮、猪皮、牛骨,但不做特别地限定。在明胶难以溶解时,也可以对其进行加热而使其溶解。
溶出液液柱47的体积不做特别地限定,能够以吸附了核酸的粒子等的量等为指标适当地进行设定。例如,粒子等的体积在为0.5μL的情况下,溶出液液柱47的体积若为0.5μL以上就足够了,优选形成0.8μL以上5μL以下,进一步优选形成1μL以上3μL以下。若溶出液液柱47的体积在上述范围内,则例如即使将核酸结合性固相载体的体积形成0.5μL,也能够从载体充分溶出核酸。
细管23的下游部被插入PCR容器30。由此,从管20推出管20内的溶出液液柱47,由此能够将溶出液47导入PCR容器30。
细管23的外壁的环状的凸部与PCR容器30的内壁接触,由此能够形成上密封部。另外,比上密封部更靠下游侧的细管23的外壁与PCR容器30的内壁接触,由此能够形成下密封部。对上密封部与下密封部进行后述。
管20进一步具有固定爪25以及导板26。图4是固定爪25以及导板26与安装部62的说明图。
固定爪25是将筒1固定于安装部62的部件。若将筒1插入安装部62直至固定爪25钩住,则筒1相对于安装部62被固定于正常的位置。换言之,在筒1相对于安装部62位于异常的位置时,固定爪25未钩住安装部62。
导板26是在将筒1安装于PCR装置50的安装部62时,对筒1进行引导的部件。在PCR装置50的安装部62形成有导轨63A,管20的导板26沿着导轨63A进行引导,并且筒1插入安装部62而被固定。筒1呈长条的形状,但由于筒1一边被导板26引导、一边插入安装部62,所以将筒1相对于安装部62固定于正常的位置变得容易。
固定爪25以及导板26是从细管23的左右突出的板状的部件。在利用磁铁使管20内的磁性粒子7移动时,使磁铁从板状的固定爪25、导板26的垂直的方向接近。由此,能够使磁铁与管20内的磁性粒子7的距离接近。但是,只要使磁铁与管20内的磁性粒子7的距离接近,则固定爪25以及导板26也可以呈其他形状。
(2-3)PCR容器
图5A以及图5B是PCR容器30的周边的说明图。图5A是初始状态的说明图。图5B是按压柱塞10后的状态的说明图。以下,也参照图2A~图2C,对PCR容器30进行说明。
PCR容器30是接受从管20被推出的液体的容器,并且是在热循环处理时收纳溶出液47的容器。PCR容器相当于核酸扩增反应容器。
PCR容器30具有密封形成部31以及流路形成部35。密封形成部31是供管20插入的部分,且是抑制从流路形成部35溢出的油向外部泄漏的部位。流路形成部35是比密封形成部31更靠下游侧的部分,且是形成供液滴状的溶出液47移动的流路的部位。PCR容器30在密封形成部31的上密封部34A与下密封部34B两处固定于管20。
密封形成部31具有油接受部32以及阶梯部33。
油接受部32是筒状的部位,且作为接受从流路形成部35溢出的油的贮存器发挥功能。在油接受部32的内壁与管20的细管23的外壁之间存在间隙,该间隙成为接受从流路形成部35溢出的油的油接受空间32A。油接受空间32A的体积比供柱塞10的密封件12A在管20的下注射筒22滑动的体积大。
油接受部32的上游侧的内壁与管20的环状的凸部接触,由此能够形成上密封部34A。上密封部34A是允许空气的通过,并且抑制油接受空间32A的油向外部泄漏的密封件。上密封部34A的通气口形成为利用油的表面张力不使油泄漏的程度。上密封部34A的通气口可以是管20的凸部与油接受部32的内壁之间的间隙,也可以是形成于管20的凸部的孔、槽或者切口。另外,也可以通过吸收油的油吸收材料形成上密封部34A。
阶梯部33是设置于油接受部32的下游侧的具有阶梯差的部位。阶梯部33的下游部的内径比油接受部32的内径小。阶梯部33的内壁与管20的细管23的下游侧的外壁接触。阶梯部33的内壁与管20的外壁接触,由此能够形成下密封部34B。下密封部34B是允许流路形成部35的油向油接受空间32A流动,并且对该流动施加阻力的密封件。通过下密封部34B中的压力损失,使流路形成部35的压力比外部空气压力高,因此即使在热循环处理时流路形成部35的液体被加热,也难以在流路形成部35的液体中产生气泡。
流路形成部35是管状的部位,且成为形成供液滴状的溶出液47移动的流路的容器。在流路形成部35填充有油。流路形成部35的上游侧被管20的末端封闭,管20的末端朝向流路形成部35开口。流路形成部35的内径比管20的细管23的内径大,且比溶出液液柱47的容量的液体成为球状时的外径大。优选为流路形成部35的内壁具有不使水溶性的溶出液47附着的程度的防水性。
另外,流路形成部35的上游侧被外部的高温侧加热器65B相对地加热至高温(例如约95℃),从而形成高温区域36A。流路形成部35的下游侧被外部的低温侧加热器65C相对地加热至低温(例如约60℃),从而形成低温区域36B。PCR容器30的底部35A(下游侧的端部)包含于低温区域36B。由此,在流路形成部35内的液体形成有温度梯度。
如图5A所示,在初始状态下,在PCR容器30的流路形成部35填充有油。油的界面位于油接受空间32A的比较靠下游侧。油接受空间32A的比油的界面更靠上游侧的体积比供柱塞10的密封件12A在管20的下注射筒22滑动的体积大。
如图5B所示,若按压柱塞10,则管20内的液体被推出至流路形成部35。在流路形成部35预先填充有油,其中管20内的液体被推出,因此气体不流入流路形成部35。
若按压柱塞10,则首先,管20的第三油柱48流入流路形成部35,流入部分的油从流路形成部35流入油接受空间32A,从而油接受空间32A的油界面上升。此时,通过下密封部34B的压力损失,而使流路形成部35的液体的压力升高。在第三油柱48从管20被推出后,溶出液液柱47从管20流入流路形成部35。流路形成部35的内径比细管23的内径大,因此在管20内呈液柱状(柱状)的溶出液47在流路形成部35的油中成为液滴状。此外,油接受空间32A的初始状态下的比油的界面更靠上游侧的体积比供柱塞10的密封件12A在管20的下注射筒22滑动的体积大,因此油不会从油接受空间32A溢出。
PCR装置50
图6A是PCR装置50的内部结构的立体图。图6B是PCR装置50的主要结构的侧视图。图7是PCR装置50的框图。PCR装置50使用筒1进行核酸溶出处理以及热循环处理。
在以下的PCR装置50的说明中,如图所示定义上下、前后、左右。即,使将PCR装置50的基座51设置为水平时的铅垂方向为“上下方向”,根据重力方向定义“上”与“下”。另外,使筒1的旋转轴的轴向为“左右方向”,使与上下方向以及左右方向垂直的方向为“前后方向”。从筒1的旋转轴观察,使筒插入口53A的一侧为“后”,使相反一侧为“前”。使从前侧观察时的左右方向的右侧为“右”,左侧为“左”。
PCR装置50具有:旋转机构60、磁铁移动机构70、按压机构80、荧光测量仪55以及控制器90。
(1)旋转机构60
旋转机构60是使筒1以及加热器旋转的机构。旋转机构60使筒1以及加热器上下翻转,由此使液滴状的溶出液47在PCR容器30的流路形成部35内移动,从而进行热循环处理。
旋转机构60具有旋转体61以及旋转用马达66。图8A是旋转体61的说明图。图8B是在旋转体61的安装部62安装了筒1的状态的说明图。
旋转体61是能够以旋转轴为中心旋转的部件。旋转体61的旋转轴由固定于基座51的支承台52支承。在旋转体61设置有安装筒1的安装部62以及加热器(溶出用加热器65A、高温侧加热器65B以及低温侧加热器65C)。若旋转体61旋转,则能够维持筒1与加热器的位置关系不变地使筒1上下翻转。旋转用马达66是使旋转体61旋转的动力源。旋转用马达66根据来自控制器90的指示,使旋转体61旋转至规定的位置。在旋转用马达66与旋转体61之间也可以夹设齿轮等传递机构。
另外,旋转体61的旋转轴位于比筒1的PCR容器30靠近管20的位置。换言之,旋转体61的旋转轴的高度位于安装于安装部62的筒1的管20的高度。管20比PCR容器30长,因此若假设以PCR容器30的中心为旋转轴(若假设旋转体61的旋转轴的高度位于PCR容器的高度),则导致旋转体61大型化。
安装部62是安装筒1的部位。安装部62具有形成有凹口的固定部63。另外,形成于加热器(溶出用加热器65A、高温侧加热器65B以及低温侧加热器65C)的插入孔64A也作为安装部62发挥功能。在将PCR容器30插入插入孔64A的状态下,筒1的固定爪25钩挂于固定部63的凹口,由此能够将筒1安装于旋转体61(参照图4)。此处,加热器的一部分兼作安装部62,但安装部62与加热器也可以是各自独立的。另外,安装部62经由溶出用加热器65A间接地固定于旋转体61,但也可以直接设置于旋转体61。另外,安装部62能够安装的筒1的数量不局限于一个,也可以是多个。
另外,安装部62的固定部63作为供筒1的管20固定的管固定部发挥功能,插入孔64A作为供PCR容器30固定的PCR容器固定部发挥功能。由此,能够将由管20以及PCR容器30构成的长条的筒1,稳定地固定于安装部62。
在固定部63沿着上下方向形成有导轨63A(参照图4)。导轨63A在前后方向限制筒1的导板26并且沿插入方向对其进行引导。导板26被导轨63A引导,并且筒1被插入安装部62,因此筒1的PCR容器30被引导至插入孔64A,从而能够将筒1相对于安装部62固定于正常的位置。
PCR装置50具备溶出用加热器65A、作为PCR用加热器的高温侧加热器65B以及低温侧加热器65C。各加热器由未图示的发热源以及加热块构成。发热源例如是筒式加热器,且插入加热块。加热块例如是导热率较高的铝等金属,抑制热不均并利用来自发热源的热对筒1内的液体进行加热。另外,加热块以不吸附使磁性粒子7移动的磁铁71的方式优选为非磁性体。
溶出用加热器65A是用于对筒1的溶出液液柱47进行加热的加热器。溶出用加热器65A具有符合管20的外形形状的筒状的槽(筒状槽68),若将筒1固定于正常的位置,则如图4的C-C截面所示,管20嵌合于筒状槽68。另外,管20从筒状槽68的开口部67露出。该管20的露出部是沿着管20的轴向延伸的狭缝形状。例如,溶出用加热器65A将溶出液液柱47加热至约50℃,从而能够促进核酸从磁性粒子的游离。
高温侧加热器65B是对PCR容器30的流路形成部35的上游侧进行加热的加热器。若将筒1固定于正常的位置,则高温侧加热器65B与PCR容器30的流路形成部35的上游侧(高温区域36A)对置。例如,高温侧加热器65B将PCR容器30的流路形成部35的上游侧的液体加热至约90~100℃。
低温侧加热器65C是对PCR容器30的流路形成部35的底部35A进行加热的加热器。若将筒1固定于正常的位置,则低温侧加热器65C与PCR容器30的流路形成部35的下游侧(低温区域36B)对置。例如,低温侧加热器65C将PCR容器30的低温区域36B的液体加热至约50~75℃。
在高温侧加热器65B与低温侧加热器65C之间配置有隔离件65D。隔离件65D抑制高温侧加热器65B与低温侧加热器65C之间的热传导。另外,隔离件65D也使用于准确地决定高温侧加热器65B与低温侧加热器65C之间的距离。由此,通过高温侧加热器65B与低温侧加热器65C,能够在PCR容器30的流路形成部35内的液体形成温度梯度。
在分别构成溶出用加热器65A、高温侧加热器65B以及低温侧加热器65C的加热块分别形成有构成插入孔64A的贯通孔。PCR容器30的底部35A的外壁从低温侧加热器65C的插入孔64A的下侧开口露出。荧光测量仪55从插入孔64A的下侧的开口对溶出液47的亮度进行测量。
此外,在高温侧加热器65B以及低温侧加热器65C分别设置有温度控制装置,从而能够设定为适于各自的聚合酶反应的温度。
(2)磁铁移动机构70
磁铁移动机构70是使磁铁71移动的机构。磁铁移动机构70使磁铁71吸引筒1内的磁性粒子7,并且使磁铁71移动,由此使磁性粒子7在筒1内移动。磁铁移动机构70具有一对磁铁71、升降机构73以及摆动机构75。
磁铁71是吸引磁性粒子7的部件。作为磁铁71能够使用永久磁铁、电磁铁等,此处使用不产生发热等的永久磁铁。一对磁铁71以在前后方向对置并且上下方向的位置大致相同的方式保持于臂72。各磁铁71能够从安装于安装部62的筒1的前侧或者后侧对置。一对磁铁71能够从前后方向夹持安装于安装部62的筒1。使磁铁71从与筒1的设置有固定爪25或者导板26的方向(此处是左右方向)正交的方向(此处是前后方向)对置,由此能够使筒1内的磁性粒子7与磁铁71的距离接近。管20被溶出用加热器65A包围,但管20在溶出用加热器65A的开口部67露出。若使磁铁71相对于该开口部67接近管20,则能够对溶出液液柱47内的磁性粒子7施加较强的磁力。此时,若通过磁铁71以将管20按压于溶出用加热器65A的方式进行按压,则能够施加更强的磁力。
升降机构73是使磁铁71沿上下方向移动的机构。磁铁71吸引磁性粒子7,因此若以与磁性粒子7的移动一致的方式使磁铁71沿上下方向移动,则能够沿上下方向吸引筒1内的磁性粒子7。
升降机构73具有沿上下方向移动的托架73A以及升降用马达73B。托架73A是能够沿上下方向移动的部件,并被设置于具有筒插入口53A的侧壁53的托架引导件73C引导为能够沿上下方向移动。在托架73A安装有对一对磁铁71进行保持的臂72,因此若托架73A沿上下方向移动,则磁铁71沿上下方向移动。升降用马达73B是使托架73A沿上下方移动的动力源。升降用马达73B根据来自控制器90的指示,使托架73A移动至上下方向的规定的位置。升降用马达73B利用带73D以及带轮73E使托架73A沿上下方向移动,但也可以通过其他传递机构使托架73A沿上下方向移动。
在托架73A位于最上方的位置(退避位置)时,磁铁71位于比筒1更靠上侧。在托架73A位于退避位置时,即使筒1旋转,升降机构73也不与筒1接触。另外,升降机构73能够使托架73A的位置下降至磁铁71与反应液柱对置的位置。由此,升降机构73能够以使罐3内的磁性粒子7移动至反应液柱的位置的方式使磁铁71移动。
摆动机构75是使一对磁铁71沿前后方向摆动的结构。若使一对磁铁71沿前后方向摆动,则各磁铁71与筒1的间隔交错地变化。磁性粒子7被距离较近的磁铁71吸引,因此使一对磁铁71沿前后方向摆动,由此使筒1内的磁性粒子7沿前后方向移动。
摆动机构75具有摆动用马达75A以及齿轮。摆动用马达75A以及齿轮设置于托架73A,且能够与托架73A一同沿上下方向移动。摆动用马达75A的动力经由齿轮传递于臂72,由此对磁铁71进行保持的臂72相对于托架73A以摆动旋转轴75B为中心旋转。摆动机构75为了防止磁铁71与筒1接触而损伤筒1,而在磁铁71与筒1不接触的范围内使磁铁71摆动。
摆动旋转轴75B是臂72的旋转轴。摆动旋转轴75B以能够使磁铁71沿前后方向摆动的方式与左右方向平行。在从右或者左观察摆动旋转轴75B时,摆动旋转轴75B配置为比筒1更靠前侧或者后侧偏离。由此,在托架73A向下移动时,能够避免筒1与臂72的接触。此外,只要能够使磁铁71沿前后方向摆动,则摆动旋转轴75B也可以是与上下方向平行的轴。
(3)按压机构80
按压机构80是按压筒1的柱塞10的机构。柱塞10被按压机构80按压,由此将筒1的溶出液液柱47以及油柱推出至PCR容器30,从而在PCR容器30的油中形成有液滴状的溶出液47。
按压机构80具有柱塞用马达81以及杆82。柱塞用马达81是使杆82移动的动力源。杆82是按压筒1的柱塞10的安装台11A的部件。不按压筒1的罐3而按压安装台11A的理由是因为罐3由能够膨胀且具有挠性的树脂构成。在罐3不变形的情况下,按压机构80也可以通过按压罐3来按压柱塞10。
杆82按压柱塞10的方向不是上下方向,而是相对于上下方向倾斜45度。因此,在通过按压机构80按压柱塞10时,PCR装置50使旋转体61旋转45度,使筒1的长度方向与杆82的移动方向一致,之后使杆82移动。杆82按压柱塞10的方向相对于上下方向倾斜45度,因此容易以不与升降机构73干涉的方式配置按压机构80。另外,杆82按压柱塞10的方向相对于上下方向倾斜45度,因此能够缩小PCR装置50的上下方向的尺寸。
(4)荧光测量仪55
荧光测量仪55是对PCR容器30的溶出液47的亮度进行测量的测量仪。荧光测量仪55以与筒1的PCR容器30的底部35A对置的方式,配置于比旋转体61靠下侧的位置。荧光测量仪55从低温侧加热器65C的插入孔64A的下侧开口,对位于PCR容器30的底部35A的溶出液47的亮度进行测量。另外,荧光测量仪55优选为以能够与复合PCR对应的方式能够对多个波长区域的亮度进行检测。
(5)控制器90
控制器90是对PCR装置50进行控制的控制部。控制器90具有例如CPU等处理器、ROM、RAM等存储装置。在存储装置存储有各种程序以及数据。另外,存储装置提供展开程序的区域。处理器执行存储于存储装置的程序,由此能够实现各种处理。
例如,控制器90对旋转用马达66进行控制,而使旋转体61旋转至规定的旋转位置。在旋转机构60设置有未图示的旋转位置传感器,控制器90根据旋转位置传感器的检测结果驱动·停止旋转用马达66。
另外,控制器90对加热器(溶出用加热器65A、高温侧加热器65B以及低温侧加热器65C)进行控制,而使各加热器发热。在构成加热器的加热块设置有未图示的温度传感器,控制器90根据温度传感器的检测结果对筒式加热器的打开·关闭进行控制。
另外,控制器90对升降用马达73B进行控制,而使磁铁71沿上下方向移动。在PCR装置50设置有对托架73A的位置进行检测的未图示的位置传感器,控制器90根据位置传感器的检测结果驱动·停止升降用马达73B。
另外,控制器90对摆动用马达75A进行控制,而使磁铁71沿前后方向摆动。在PCR装置50设置有对保持磁铁71的臂72的位置进行检测的位置传感器,控制器90根据位置传感器的检测结果驱动·停止摆动用马达75A。
另外,控制器90对荧光测量仪55进行控制,而对PCR容器30的溶出液47的亮度进行测量。控制器90在荧光测量仪55与筒1的PCR容器30的底部35A对置时,使荧光测量仪55进行测量。测量结果保存于存储装置。
动作说明
(1)筒1的安装动作
图9A~图9D是安装筒1时的PCR装置50的状态的说明图。图9A是安装筒1前的初始状态的说明图。图9B是待机状态的说明图。图9C是刚安装完筒1后的说明图。图9D是筒1的安装状态下的初始状态的说明图。
如图9A所示,在安装筒1前的初始状态下,安装部62的安装方向成为上下方向。在以下的说明中,将该状态下的旋转体61的旋转位置作为基准(0度),将从右观察逆时针方向作为正方向来表示旋转体61的旋转位置。
如图9B所示,控制器90驱动旋转用马达66,而使旋转体61旋转-30度。在该状态下,工作人员将筒1从筒插入口53A插入安装部62。此时,导板26被导轨63A引导,并且筒1被插入安装部62,因此筒1的PCR容器30被引导至安装部62的插入孔64A。工作人员插入筒1直至筒1的固定爪25钩挂于固定部63的凹口。由此,能够将筒1相对于安装部62固定于正常的位置。假设在未将PCR容器30插入插入孔64A,而筒1相对于安装部62位于异常的位置的情况下,筒1的固定爪25未钩挂于固定部63的凹口,因此工作人员能够识别筒1位于异常的位置。
如图9C所示,若将筒1相对于安装部62固定于正常的位置,则管20的溶出液液柱47与溶出用加热器65A对置,PCR容器30的流路形成部35的上游侧(高温区域36A)与高温侧加热器65B对置,PCR容器30的流路形成部35的下游侧(低温区域36B)与低温侧加热器65C对置。在旋转体61设置有安装部62以及加热器,因此即使旋转体61旋转,也能够保持原样地维持筒1与加热器的位置关系。
如图9D所示,在将筒1安装于安装部62后,控制器90使旋转体61旋转30度,而使旋转体61的位置返回至基准。此外,控制器90可以通过未图示的传感器对将筒1安装于安装部62的情况进行检测,也可以通过来自工作人员的输入操作对该情况进行检测。
(2)核酸溶出处理
·磁铁71的上下移动
图10是使磁铁71向下方移动时的磁性粒子7的动作的概念图。筒1内的磁性粒子7被磁铁71吸引。因此,若磁铁71在筒1的外部移动,则筒1内的磁性粒子7与磁铁71一同移动。
图11A~图11C是核酸溶出处理的说明图。图11A是核酸溶出处理前的PCR装置50的状态的说明图。图11B是使磁铁71移动至溶出液液柱47时的PCR装置50的状态的说明图。图11C是提起磁铁71时的PCR装置50的状态的说明图。
如图11A所示,初始状态的筒1使罐3在上侧,长度方向与铅垂方向平行。在该状态下,如图2A所示,筒1从上依次具备:包含磁性粒子7的溶解液41(罐3)、油42(柱塞10)、清洗液43(管20的上游侧)、第一油柱44(细管23)、清洗液液柱45(细管23)、第二油柱46(细管23)、溶出液液柱47(细管23)、第三油柱48(细管23)、以及油(PCR容器30)。
如图11A所示,在初始状态下,托架73A位于最上方的位置(退避位置),磁铁71位于比筒1更靠上侧。从该状态开始,控制器90驱动升降用马达73B,而使托架73A逐渐向下方移动,从而使磁铁71逐渐向下方移动。此外,筒1的长度方向与铅垂方向平行,因此磁铁71沿着筒1移动。
若磁铁71向下方移动,则磁铁71与罐3对置,从而罐3内的磁性粒子7被磁铁71吸引。控制器90以使磁性粒子7能够与磁铁71一同移动的程度的速度,使托架73A向下方移动。
若磁铁71从与罐3对置的位置(罐3的高度)移动至与柱塞10对置的位置(柱塞10的高度),则磁性粒子7通过柱塞10的筒状部11的上游侧的开口,并通过罐3内的溶解液41与筒主体9的上游侧的油42的界面。由此,结合了核酸的的磁性粒子7被导入筒主体9。在磁性粒子7通过与油42的界面时,溶解液41被油42洗掉,因此溶解液41的成分难以被带入油42中。由此,能够抑制溶解液41的成分混入清洗液、溶出液47。
若磁铁71在与柱塞10对置的状态下向下方移动,则磁性粒子7通过筒状部11的内部,穿过肋材13的表里从筒状部11的下游侧的开口出来,并被导入管20的上注射筒21。在此期间,磁性粒子7在柱塞10内通过油42与清洗液43的界面。若磁性粒子7被导入清洗液43,则结合于磁性粒子7的核酸被清洗液43清洗。
在该阶段,未将柱塞10的棒状部12插入管20的下注射筒22,因此若磁铁71从与上注射筒21对置的位置(上注射筒21的高度)移动至与细管23对置的位置(细管23的高度),则磁性粒子7从上注射筒21向下注射筒22移动,并从下注射筒22移动至细管23。在细管23的上游侧存在第一油柱44,从而在磁性粒子7从下注射筒22移动至细管23时,磁性粒子7通过清洗液43与油的界面。此时,清洗液43被油洗掉,因此清洗液43的成分难以被带入油中。由此,能够抑制清洗液43的成分混入清洗液液柱45、溶出液液柱47。
若磁铁71从与第一油柱44对置的位置(第一油柱44的高度)移动至与清洗液液柱45对置的位置(清洗液液柱45的高度),则磁性粒子7通过油与清洗液的界面。若磁性粒子7被导入清洗液液柱45,则结合于磁性粒子7的核酸被清洗液清洗。
若磁铁71从与清洗液液柱45对置的位置(清洗液液柱45的高度)移动至与第二油柱46对置的位置(第二油柱46的高度),则磁性粒子7通过清洗液与油的界面。此时,清洗液被油洗掉,因此清洗液的成分难以被带入油中。由此,能够抑制清洗液的成分混入溶出液液柱47。
若磁铁71从与第二油柱46对置的位置(第二油柱46的高度)移动至与溶出液液柱47对置的位置(溶出液液柱47的高度),则磁性粒子7通过油与溶出液47的界面。此时,使磁铁71以面向开口部67的方式移动。
控制器90在磁性粒子7被导入溶出液液柱47前,对溶出用加热器65A进行控制而预先将溶出液液柱47加热至约50℃。另外,在磁性粒子7被导入前预先对溶出液47进行加热,从而能够缩短从磁性粒子7被导入溶出液47至核酸的溶出结束的时间。
如图11B所示,在磁铁71移动至与溶出液液柱47对置的位置(溶出液液柱47的高度)后,控制器90使升降用马达73B停止,从而使磁铁71的上下方向的移动停止,若在50℃下处理30秒钟,则结合于磁性粒子7的核酸游离至溶出液液柱47的溶液中,进行逆转录反应。对溶出液47进行加热,由此能够促进核酸从磁性粒子7的溶出以及逆转录反应。
在使核酸在溶出液液柱47溶出后,控制器90向与此之前相反的方向驱动升降用马达73B,而使托架73A逐渐向上方移动,从而使磁铁71逐渐向上方移动。控制器90以使磁性粒子7能够与磁铁71一同移动的程度的速度,使托架73A向上方移动。
若磁铁71从图11B所示的状态向上方移动,则磁性粒子7从溶出液液柱47向第二油柱46移动,从而能够从溶出液液柱47除去磁性粒子7。
若磁铁71逐渐移动至与上注射筒21对置的位置,则磁性粒子7也移动至上注射筒21,从而磁性粒子7位于比下注射筒22更靠上侧。若使磁性粒子7移动至该位置,则在按压柱塞10时磁性粒子7不被导入PCR容器30。因此,控制器90在从该状态至图11C所示的状态期间,也可以以磁性粒子7无法追随磁铁71的移动的程度的速度使托架73A向上方移动。此外,只要在按压柱塞10时磁性粒子7不被导入PCR容器30,则也可以在更早的阶段使托架73A的移动速度加快。
在控制器90的存储装置存储有与磁铁71的移动速度相关的信息,控制器90根据该信息,执行上述的动作(使磁铁71上下移动的动作)。
·磁铁71的摆动
在使磁铁71沿上下方向移动的期间,控制器90也可以驱动摆动用马达75A,而使夹持筒1的一对磁铁71沿前后方向摆动。
图12是使磁铁71摆动时的磁性粒子7的动作的概念图。
在磁铁71沿上下方向移动的期间,管20从前后方向被一对磁铁71夹持。一对磁铁71保持于臂72,因此一对磁铁71的前后方向的距离大致恒定。因此,若一对磁铁71中的一方接近管20,则另一方从管20分离。
磁性粒子7被距离较近的磁铁71吸引,因此若一方的磁铁71接近管20,则磁性粒子7被吸引至该磁铁71的一侧。然后,若该磁铁71从管20分离,相反侧的磁铁71接近管20,则这次磁性粒子7被相反侧的磁铁71吸引。由此,磁性粒子7沿前后方向移动。若使一对磁铁71沿前后方向摆动,则磁性粒子7沿前后方向往复移动。
若磁性粒子7沿前后方向往复移动,则液体容易与磁性粒子7接触。特别地,细管23内的液体几乎不具有流动性,因此在欲使细管23内的液体尽可能地与磁性粒子7接触的情况下,使磁性粒子7沿前后方向往复移动是有效的。
表1是表示磁铁71有无摆动的表。
磁铁的位置 | 有无摆动 |
第一油柱 | 无 |
油与清洗液的界面 | 无 |
清洗液液柱 | 有 |
清洗液与油的界面 | 无 |
第二油柱 | 无 |
油与溶出液的界面 | 无 |
溶出液液柱 | 有 |
(提起磁铁时) | (无) |
在磁性粒子7在油柱(第一油柱44或者第二油柱46)向下方移动时,控制器90使摆动马达停止,而不使磁铁71摆动。此时,控制器90在一对磁铁71中的一方接近管20的状态下,使磁铁71向下方移动。这是因为与使各磁铁71与管20的距离相等的情况相比,磁性粒子7容易追随磁铁71的移动。
在磁性粒子7在清洗液液柱45向下方移动时,控制器90驱动摆动马达,而使磁铁71沿前后方向摆动。由此,磁性粒子7在清洗液液柱45内边沿前后方向摆动边向下方移动,因此能够提高磁性粒子7的清洗效率。另外,清洗效率提高,因此能够抑制清洗液液柱45的量,从而能够实现筒1的小型化。
在磁性粒子7通过清洗液与油(第二油柱46)的界面时,控制器90使摆动马达停止,而不使磁铁71摆动。由此,磁性粒子7不摆动地通过界面,因此清洗液的成分难以被带入油中。此外,控制器90在一对磁铁71中的一方接近管20的状态下,使磁铁71向下方移动。由此,磁性粒子7被距离较近的磁铁71吸引而凝聚,从而附着于磁性粒子7的清洗液汇聚,因此清洗液的成分难以被带入油中。
在磁性粒子7位于溶出液液柱47时,控制器90驱动摆动马达,而使磁铁71沿前后方向摆动。由此,磁性粒子7在溶出液液柱47内沿前后方向摆动,因此能够提高结合于磁性粒子7的核酸的溶出效率。另外,溶出效率提高,因此能够缩短从磁性粒子7被导入溶出液47至结束核酸的溶出的时间。
此外,在使核酸溶出至溶出液液柱47后,使磁铁71向上方移动而提起磁性粒子7时,控制器90使摆动马达停止,而不使磁铁71摆动。此时,控制器90在一对磁铁71中的一方靠近管20的状态下,使磁铁71向下方移动。由此,磁性粒子7容易追随磁铁71的移动,从而能够使磁铁71的移动速度加快。
在控制器90的存储装置存储有与细管23的各液柱的位置有关的信息以及如表1所示那样的摆动信息,控制器90根据该信息,执行上述的动作(使磁铁71摆动的动作)。
(3)液滴形成处理
图13A~图13C是液滴形成处理的说明图。图13A是提起磁铁71时的PCR装置50的状态的说明图。图13B是使旋转体61旋转45度的状态的说明图。图13C是按压机构80的杆82按压柱塞10的状态的说明图。
如图13A所示,在托架73A位于退避位置时,即使筒1旋转,升降机构73也不与筒1接触。在成为这样的状态后,控制器90使旋转体61旋转45度。
如图13B所示,若旋转体61旋转45度,则筒1的长度方向与按压机构80的杆82的移动方向平行。控制器90驱动柱塞用马达81,而使杆82移动。若在杆82与筒1的柱塞10的安装台11A接触之后进一步使杆82移动,则柱塞10被压入管20侧。控制器90使杆82移动至图13C所示的状态,从而按压柱塞10直至柱塞10的安装台11A与管20的上缘接触。
若柱塞10被压入管20侧,则柱塞10的棒状部12的密封件12A嵌合于管20的下注射筒22(参照图2B)。而且,若进一步压入柱塞10,则密封件12A在下注射筒22内滑动。由此,管20的下游侧的液体(第三油柱48、溶出液液柱47等)被推出至PCR容器30的流路形成部35与密封件12A在下注射筒22内滑动的体积相当的量。
首先,管20的第三油柱48流入流路形成部35。在流路形成部35填充有油,因此流入部分的油从流路形成部35流入油接受空间32A,从而油接受空间32A的油界面上升。此时,通过下密封部34B中的压力损失,而使流路形成部35的液体的压力比外部空气压力(油接受空间32A的压力)高。在第三油柱48从管20被推出后,溶出液液柱47从管20流入流路形成部35。流路形成部35的内径比细管23的内径大,因此在管20内呈液柱状的溶出液47在流路形成部35的油中成为液滴状。
密封件12A在下注射筒22内滑动的体积(管20内的液体从下游侧被推出的量)比管20内的溶出液液柱47以及第三油柱48的合计多,因此在溶出液液柱47从管20被推出后,第二油柱46的一部分也被推出至流路形成部35。由此,在管20未残留有溶出液47,而溶出液液柱47的液量的全部成为液滴状。另外,第二油柱46的一部分从管20的下游侧被推出,由此液滴状的溶出液47容易从管20分离(液滴状的溶出液47难以吸附于细管23的开口)。
由于细管23的末端的内径(细管23的开口径)设计为较小,所以在PCR容器30内液滴化的溶出液47难以吸附于细管23的开口。另外,溶出液47的比重比PCR容器30的油大。因此,液滴状的溶出液47从细管23的末端分离,而以流路形成部35为流路朝向底部35A沉降。但是,在该阶段,流路形成部35的流路倾斜45度,因此液滴状的溶出液47容易附着于流路形成部35的内壁。因此,需要使流路形成部35的流路返回至铅垂方向。
在形成有液滴状的溶出液47后(按压柱塞10后),控制器90向与此之前相反的方向驱动柱塞用马达81,而使杆82返回原来的位置。在该状态下,即使筒1旋转,按压机构80的杆82也不与筒1接触。在成为这样的状态后,控制器90使旋转体61返回基准位置。若旋转体61位于基准位置,则流路形成部35的流路成为铅垂方向,因此液滴状的溶出液47难以附着于流路形成部35的内壁。
(4)热循环处理
图14A以及图14B是热循环处理的说明图。图14A是对溶出液47实施低温侧的温度处理的状态的说明图。图14B是对溶出液47实施高温侧的温度处理的状态的说明图。在各图的左侧示出了PCR装置50的状态,在各图的右侧示出了PCR容器30的流路形成部35的内部的状态。
若将筒1相对于安装部62固定于正常的位置,则PCR容器30的流路形成部35的上游侧(高温区域36A)与高温侧加热器65B对置,PCR容器30的流路形成部35的下游侧(低温区域36B)与低温侧加热器65C对置。在热循环处理期间,控制器90通过设置于旋转体61的高温侧加热器65B,将PCR容器30的流路形成部35的上游侧的高温区域36A的液体加热至约90~100℃。另外,控制器90通过设置于旋转体61的低温侧加热器65C,将流路形成部35的下游侧的低温区域36B的液体加热至约50~75℃。由此,在热循环处理期间,在PCR容器30的流路形成部35内的液体形成温度梯度。在旋转体61设置有安装部62以及加热器,因此即使旋转体61旋转,也能够保持原样地维持筒1与加热器的位置关系。
在热循环处理期间,PCR容器30内的液体被加热。假设若PCR容器30的液体因被加热而产生气泡,则存在在流路形成部35内的液体的温度产生偏差、流路形成部35中的液滴状的溶出液47的移动(沉降)被阻碍的担忧。但是,在本实施方式中,通过下密封部34B中的压力损失,而使流路形成部35的液体的压力比外部空气压力高,因此难以在PCR容器30的液体产生气泡。
如图14A所示,在旋转体61位于基准位置时,低温侧加热器65C位于高温侧加热器65B的下侧,筒1的PCR容器30的底部35A成为下方。液滴状的溶出液47的比重比油大,因此液滴状的溶出液47在流路形成部35内沉降。液滴状的溶出液47若在流路形成部35内沉降,则到达PCR容器30的底部35A,于是结束沉降而停留在低温区域36B。由此,液滴状的溶出液47向低温区域36B移动。控制器90在规定时间内保持图14A的状态,从而将液滴状的溶出液47在低温区域36B加热为约50~75℃(实施低温侧的温度处理)。在此期间,引起聚合酶反应的延伸反应。
若控制器90驱动旋转用马达66而使旋转体61从图14A的状态旋转180度,则成为图14B所示的状态。若旋转体61从基准位置旋转180度,则筒1上下翻转,并且高温侧加热器65B以及低温侧加热器65C也上下翻转。即,高温侧加热器65B位于低温侧加热器65C的下侧,筒1的PCR容器30的底部35A成为上方。液滴状的溶出液47若在流路形成部35内沉降,则到达管20的末端(细管23的末端),于是结束沉降而停留在高温区域36A。由此,液滴状的溶出液47向高温区域36A移动。控制器90在规定时间内保持图14B的状态,从而将液滴状的溶出液47在高温区域36A加热至约90~100℃(实施高温侧的温度处理)。在此期间,引起聚合酶反应的变性反应。
若控制器90驱动旋转用马达66而使旋转体61从图14B的状态旋转-180度,则返回图14A的状态。在该状态下,若液滴状的溶出液47在流路形成部35内沉降,则液滴状的溶出液47向低温区域36B移动,并在低温区域36B再次被加热至约50~75℃(实施低温侧的温度处理)。此外,细管23的末端的内径(细管23的开口径)设计为较小,因此溶出液47难以吸附于细管23的开口,因此若旋转体61从图14B的状态旋转-180度,则液滴状的溶出液47不吸附于细管23的开口,而从管20分离朝向PCR容器30的底部35A沉降。
控制器90驱动旋转用马达66,以规定循环次数反复使旋转体61的旋转位置形成图14A的状态与图14B的状态。由此,PCR装置50能够相对于溶出液47实施PCR的热循环处理。
在控制器90的存储装置存储有高温侧加热器65B的温度、低温侧加热器65C的温度、在图14A的状态下保持的时间、在图14B的状态下保持的时间、循环次数(图14A的状态与图14B的状态的反复次数)的热循环信息,控制器90根据该热循环信息,执行上述的处理。
(5)荧光测量
如图14A所示,在旋转体61位于基准位置时,荧光测量仪55与筒1的PCR容器30的底部35A对置。因此,在溶出液47的荧光测量时,控制器90在旋转体61位于基准位置的状态下,使荧光测量仪55从低温侧加热器65C的插入孔64A的下侧开口对位于PCR容器30的底部35A的溶出液47的荧光强度进行测量。
在旋转体61旋转180度而成为基准位置后,液滴状的溶出液47在PCR容器30的流路形成部35沉降,从而存在液滴状的溶出液47未到达PCR容器30的底部35A的情况。因此,优选控制器90在从旋转体61的旋转位置成为图14A的状态经过了规定时间后(在使旋转体61从图14A的状态旋转前),对荧光强度进行测量。或者,控制器90也可以在从旋转体61位于基准位置时经过规定时间的期间,使荧光测量仪55测量荧光强度,并存储荧光强度的时间历程。
小结
根据本实施方式的核酸扩增反应装置(PCR装置)50,溶出用加热器65A具有符合管20的外形形状的形状的筒状槽68。由此,管20嵌合于筒状槽68,从而能够高效地对溶出液液柱47进行加热。另外,管20从筒状槽68的开口部67露出,因此能够使磁铁71接近开口部67,从而能够相对于磁性粒子施加较强的磁力。
第二实施方式
第二实施方式将与第一实施方式不同的结构的筒1安装于PCR装置50。
筒1
图15A以及图15B是第二实施方式的筒1的说明图。图16A是第二实施方式的筒1的初始状态的说明图。图16B是从图16A的状态按压柱塞10而使密封件12A与下注射筒22接触时的侧视图。图16C是按压柱塞10后的第二实施方式的筒1的说明图。此外,第二实施方式的筒1的管20具备溶出液液柱47A、油柱47B以及核酸扩增反应液液柱47C,来取代第一实施方式的溶出液液柱47。油柱47B防止作为其两侧的水溶性的液柱的溶出液液柱47A与核酸扩增反应液液柱47C相互混合。
筒1是进行使核酸从结合了核酸的磁性粒子7溶出的核酸溶出处理的容器,并且是相对于作为溶出液47A与核酸扩增反应液47C的混合液的PCR溶液,进行用于聚合酶反应的热循环处理的容器。
筒1的罐3以及筒主体9的形状与第一实施方式相同。另外,筒1的罐3的溶解液41也与第一实施方式相同。另外,筒主体9的油42、第一清洗液43、第一油柱44、清洗液液柱45(第二清洗液)以及第二油柱46也与第一实施方式相同。因此,省略这些说明。
细管23的下游部插入PCR容器30。由此,通过从管20推出管20内的核酸扩增反应液液柱47C以及溶出液液柱47A,能够将核酸扩增反应液47C以及溶出液47A导入PCR容器30。
图17A以及图17B是第二实施方式的PCR容器30的周边的说明图。图17A是初始状态的说明图。图17B是按压柱塞10后的状态的说明图。以下,也参照图16A~图16C进行说明。
PCR容器30是接受从管20被推出的液体的容器,并且是在热循环处理时收纳作为核酸扩增反应液47C与溶出液47A的混合液的PCR溶液的容器。
若按压柱塞10,则首先,管20的第三油柱48流入流路形成部35,流入部分的油从流路形成部35流入油接受空间32A,从而油接受空间32A的油界面上升。此时,通过下密封部34B的压力损失,而使流路形成部35的液体的压力升高。
在第三油柱48从管20被推出后,核酸扩增反应液液柱47C从管流入流路形成部35。流路形成部35的内径比细管23的内径大,因此在管20内呈液柱状(柱状)的核酸扩增反应液47C在流路形成部35中成为液滴状。另外,核酸扩增反应液47C的比重比油大,因此成为液滴状的核酸扩增反应液47C沉降。
在核酸扩增反应液液柱47C从管20被推出后,油柱47B流入流路形成部35。在油柱47B从管20被推出后,溶出液液柱47A从管20流入流路形成部35。流路形成部35的内径比细管23的内径大,因此在管20内呈液柱状(柱状)的溶出液47A在流路形成部35中成为液滴状。另外,溶出液47A的比重比油大,因此成为液滴状的溶出液47A沉降。若成为液滴状的溶出液47A沉降,则与已经沉降于流路形成部35的底部的液滴状的核酸扩增反应液47C在油中合为一体,从而成为液滴状的PCR溶液47。
PCR装置50的动作说明
第二实施方式的PCR装置50的构造与第一实施方式相同。因此,对PCR装置50的构造(旋转机构60、磁铁移动机构70、按压机构80、荧光测量仪55、控制器90等)省略说明,此处,对安装了第二实施方式的筒1时的PCR装置50的动作进行说明。
(1)筒1的安装动作
安装第二实施方式的筒1时的状态与第一实施方式的图9A~图9D相同。在第二实施方式中,如图9C所示,若将筒1相对于安装部62固定于正常的位置,则管20的溶出液液柱47A与溶出用加热器65A对置(与此相对,在第一实施方式中,管20的溶出液液柱47与溶出用加热器65A对置)。
(2)核酸溶出处理
第二实施方式的核酸溶出处理时的状态与第一实施方式的图11A~图11C相同。
在第二实施方式中,如图11B所示,若在磁铁71移动至与溶出液液柱47A对置的位置(溶出液液柱47A的高度)后,控制器90使升降用马达73B停止,而使磁铁71的上下方向的移动停止,若在50℃下处理30秒钟,则结合于磁性粒子7的核酸游离至溶出液液柱47的溶液中,进行逆转录反应。对溶出液47进行加热,由此能够促进核酸从磁性粒子7的溶出以及逆转录反应。
在使核酸在溶出液液柱47A溶出后,控制器90向与此之前相反的方向驱动升降用马达73B,而使托架73逐渐向上方移动,从而使磁铁71逐渐向上方移动。若磁铁71从图11B所示的状态向上方移动,则磁性粒子7从溶出液液柱47A向第二油柱46移动,从而能够从溶出液液柱47A除去磁性粒子7。
在第二实施方式中,磁性粒子7不与核酸扩增反应液47C接触。因此,不存在核酸扩增反应液47C的酶吸附于磁性粒子7的担忧,从而不存在阻碍反应的担忧。因此,在第二实施方式中,与第一实施方式相比,能够在高效率的条件(高温化、摆动的高频率化、磁性粒子的增量等)下进行核酸溶出处理。
(3)液滴形成处理
第二实施方式的液滴形成处理时的状态与第一实施方式的图13A~图13C相同。
若按压柱塞10,则首先,管20的第三油柱48流入流路形成部35,流入部分的油从流路形成部35流入油接受空间32A,从而油接受空间32A的油界面上升。此时,通过下密封部34B的压力损失,而使流路形成部35的液体的压力升高。
在第三油柱48从管20被推出后,核酸扩增反应液液柱47C从管流入流路形成部35。流路形成部35的内径比细管23的内径大,因此在管20内呈液柱状(柱状)的核酸扩增反应液47C在流路形成部35中成为液滴状。另外,核酸扩增反应液47C的比重比油大,因此成为液滴状的核酸扩增反应液47C沉降。
在核酸扩增反应液液柱47C从管20被推出后,油柱47B流入流路形成部35。在油柱47B从管20被推出后,溶出液液柱47A从管20流入流路形成部35。流路形成部35的内径比细管23的内径大,因此在管20内呈液柱状(柱状)的溶出液47A在流路形成部35中成为液滴状。另外,溶出液47A的比重比油大,因此成为液滴状的溶出液47A沉降。若成为液滴状的溶出液47A沉降,则与已经沉降于流路形成部35的底部的液滴状的核酸扩增反应液47C在油中合为一体,从而成为液滴状的PCR溶液47。
液滴状的溶出液47A以及核酸扩增反应液47C均较小,因此存在两个液滴在流路形成部35的底部不合为一体,而保持分离的状态的情况。因此,在液滴状的溶出液47A沉降于流路形成部35的底部后,控制器90小幅驱动旋转机构60,而使旋转体61振动。由此,假设即使两个液滴在流路形成部35的底部为分离的状态,也通过筒1振动,使两个液滴合为一体,从而成为液滴状的PCR溶液47。另外,也可以通过高温侧加热器65B或者低温侧加热器65C对液滴进行加热,而使液滴的粘度变小,从而容易使两个液滴合为一体。
此外,在液滴形成处理后,进行热循环处理、荧光测量。第二实施方式的热循环处理以及荧光测量与第一实施方式相同,因此此处省略说明。
在第二实施方式中,PCR装置50也具备:具有供筒1安装的安装部(固定部63以及插入孔64A)的旋转体61;以及在作为核酸扩增反应容器的PCR容器30的内部形成温度梯度的PCR用加热器(高温侧加热器65B以及低温侧加热器65C),旋转体61旋转而使筒1的姿势变化,由此从管20被导入的液滴状的溶出液47在PCR容器30的内部移动。由此,PCR容器30的姿势能够与进行核酸溶出处理的管20一同变化而进行聚合酶反应,因此能够缩短处理时间。
其他
上述的实施方式用于使本发明容易理解,不是用于限定并解释本发明。本发明不言而喻能够在不脱离其主旨的情况下进行变更、改进,并且在本发明中包括其等价物。
PCR装置
上述的PCR装置50作为热循环处理以规定循环次数使筒1的姿势变化,而使PCR容器30上下翻转。但是,使筒1的姿势变化的次数不局限于多次,也可以是一次。
在上述的PCR装置中,旋转体的旋转轴位于比PCR容器更靠近管的位置,但只要在使旋转体旋转而使筒的姿势变化时,液滴能够在PCR容器的内部移动,则旋转体的旋转轴的位置不局限于此。
在上述的PCR装置中,将形成有凹口的固定部63与插入孔64A作为筒的安装部,但只要能够将筒安装于旋转体,则不局限于该结构。另外,安装部可以是仅固定管侧由此将筒固定于旋转体的构造,也可以是仅固定PCR容器侧由此将筒固定于旋转体的构造。但是,安装部必须是如下构造:即使旋转体旋转而使筒的姿势变化,筒也能够稳定地固定于旋转体。
上述的PCR装置50具备高温侧加热器65B以及低温侧加热器65C作为PCR用加热器,但只要能够在作为核酸扩增反应容器的PCR容器的内部形成温度梯度,则不局限于该结构。例如,也可以仅在高温侧设置加热器。或者,也可以在高温侧设置加热器,在低温侧设置冷却器。
另外,上述的PCR装置50在旋转体设置有PCR用加热器(高温侧加热器65B以及低温侧加热器65C),但只要能够在作为核酸扩增反应容器的PCR容器的内部形成温度梯度,则也可以在旋转体的外部设置PCR用加热器。例如,PCR装置也可以在旋转体的外部具备:如图14A所示在旋转体61位于基准位置时与PCR容器对置的第一PCR用加热器以及如图14B所示在使旋转体旋转180度时与PCR容器对置的第二PCR用加热器。这样也能够在作为核酸扩增反应容器的PCR容器的内部形成温度梯度。但是,若将PCR用加热器设置于旋转体,则无论旋转体的旋转位置如何,均能够维持筒的PCR容器与加热器的位置关系,因此优选。
PCR装置50也可以不具备使磁铁沿着管移动的磁铁移动机构。在该情况下,例如,工作人员也可以手持磁铁,而使磁铁沿着管移动。但是,存在作为核酸结合性固相载体的磁性粒子的移动速度等因工作人员不同而不同的担忧,因此优选PCR装置50具备磁铁移动机构。
另外,PCR装置50的磁铁移动机构70也可以不具备摆动机构75。在该情况下,尽管无法使磁铁摆动,但能够使磁铁沿着管移动,因此能够使结合了核酸的磁性粒子移动至包含溶出液的液柱。
PCR装置50也可以不具备按压机构80。在该情况下,例如,工作人员也可以手动按压筒的柱塞。当在筒未设置有柱塞的情况下,工作人员也可以使罐变形,从而对罐的内部进行加压,进而从管将液体推出至PCR容器。
PCR装置50也可以不具备荧光测量仪。在该情况下,尽管装置无法进行实时PCR,但能够进行使核酸扩增的聚合酶反应。
溶出液液柱47A
也可以将溶出液液柱47A划分成逆转录反应液液柱与溶出液液柱。在该情况下,使被清洗液清洗的核酸结合性固相载体移动至逆转录反应液液柱,在逆转录反应液液柱中进行逆转录反应。该反应能够在适于所使用的逆转录酶的条件下进行。例如,将逆转录反应液加热至30~50℃,优选加热至42~45℃,其中,保持核酸结合性固相载体一定时间,从而能够在保持使RNA结合于载体的状态下引起逆转录反应。作为加热方法不做特别地限定,但例如能够例示使加热块等热介质与和管的逆转录反应液液柱对应的位置接触的方法、使用加热器等热源的方法、基于电磁加热的方法等。保持时间也能够由实施者适时选择,但只要保持10秒~5分钟、优选保持30秒~1分钟即可。在该阶段合成的cDNA在保持与RNA结合的状态下结合于固相载体。
然后,使核酸结合性固相载体移动至溶出液液柱。此处,为了使核酸、特别地cDNA高效地从核酸结合性固相载体游离,优选对溶出液液柱进行加热。作为加热方法不做特别地限定,但能够使用与在逆转录反应液液柱的加热中使用的方法相同的方法。加热温度只要比40℃高即可,优选为50℃以上,更加优选为60℃以上。加热温度的上限不做特别地限定,但优选为70℃以下,更加优选为65℃以下,进一步优选为60℃以下,最优选为60℃。
在使核酸从核酸结合性固相载体游离后,使用磁铁,使核酸结合性固相载体从溶出液液柱向上方移动。只要核酸结合性固相载体不混入溶出液液柱,则也可以向任一处移动。
这样划分逆转录反应液液柱与溶出液液柱,由此能够在高效率的条件下分别进行逆转录反应与核酸溶出。
附图文字说明:1...筒;3...罐;3A...盖;3B...变形部;5...接续器;5A…盖;7...磁性粒子;9...筒主体;10...柱塞;11...筒状部;11A...安装台;12...棒状部;12A...密封件;13...肋材;20...管;21...上注射筒;22...下注射筒;23...细管;25...固定爪;26...导板;30...PCR容器;31...密封形成部;32...油接受部;32A...油接受空间;33...阶梯部;34A...上密封部;34B...下密封部;35...流路形成部;35A...底部;36A...高温区域;36B...低温区域;41...溶解液;42...油;43...清洗液;44...第一油柱;45...清洗液液柱;46...第二油柱;47...溶出液(PCR溶液);47A...溶解液;47B...油柱;47C...核酸扩增反应液;48...第三油柱;50...PCR装置;51...基座;52...支承台;53...侧壁;53A...筒插入口;55...荧光测量仪;60...旋转机构;61...旋转体;62...安装部;63...固定部;63A...导轨;64A...插入孔;65...加热器;65A...溶出用加热器;65B...高温侧加热器;65C...低温侧加热器;65D...隔离件;66...旋转用马达;67...开口部;68...筒状槽;70...磁铁移动机构;71...磁铁;72...臂;73...升降机构;73A...托架;73B...升降用马达;73C...托架引导件;73D...带;73E...带轮;75...摆动机构;75A...摆动用马达;75B...摆动旋转轴;80...按压机构;81...柱塞用马达;82...杆;90...控制器。
Claims (5)
1.一种核酸扩增反应装置,其特征在于,具备:
旋转体,其具有能够安装筒的安装部,所述筒具备管和核酸扩增反应用容器,其中在所述管的内部依次具备:由油构成的第一液柱;由清洗液构成的第二液柱,其与油相互分离并对结合有核酸的核酸结合性磁性载体进行清洗;由油构成的第三液柱;由溶出液构成的第四液柱,其与油相互分离并使所述核酸从结合有所述核酸的核酸结合性磁性载体溶出;以及由油构成的第五液柱,所述核酸扩增反应用容器与所述管的配置有所述第五液柱的一侧连通并将核酸扩增反应试剂保持于油中;
加热部,其用于对所述第四液柱进行加热,该加热部具有筒状槽,当在所述安装部安装有所述筒时,所述管卡合于所述筒状槽并且从所述筒状槽的开口部呈狭缝状露出;以及
磁力施加机构,其对所述核酸结合性磁性载体施加磁力,使所述核酸结合性磁性载体沿所述管的长度方向移动,
所述旋转体旋转而使所述筒的姿势发生变化,由此包含有从所述管导入的所述溶出液的液滴在所述核酸扩增反应容器的内部移动。
2.根据权利要求1所述的核酸扩增反应装置,其特征在于,
具有第二加热部,其对所述核酸扩增反应用容器的与所述管连通的一侧的一端亦即第一部分进行加热。
3.根据权利要求2所述的核酸扩增反应装置,其特征在于,
具有第三加热部,其对所述核酸扩增反应用容器的与所述第一部分不同的另一端亦即第二部分进行加热。
4.一种核酸扩增反应方法,是使用权利要求1所述的核酸扩增反应装置来进行核酸扩增反应的方法,其特征在于,
包括以下工序:
对导入到所述管内的所述核酸结合性磁性载体施加磁力,以使其移动到所述管的所述第四液柱的位置的工序;
利用所述加热部对所述溶出液液柱进行加热的工序;以及
将所述溶出液从所述管推出并使其流入所述核酸扩增反应用容器的工序,
在对所述溶出液液柱进行加热的工序中,将所述磁铁按压于所述开口部。
5.一种核酸扩增反应装置,其特征在于,具备:
旋转体,其具有能够供筒安装的安装部,所述筒具备管和核酸扩增反应用容器,其中在所述管的内部依次具备:由油构成的第一液柱;由溶出液构成的第四液柱,其与油相互分离并使核酸从结合有所述核酸的核酸结合性磁性载体溶出;以及由油构成的第五液柱,所述核酸扩增反应用容器与所述管的配置有所述第五液柱的一侧连通并将核酸扩增反应试剂保持于油中;
加热部,其用于对所述第四液柱进行加热,该加热部具有筒状槽,当在所述安装部安装有所述筒时,所述管卡合于所述筒状槽并且从所述筒状槽的开口部呈狭缝状露出;以及
磁力施加机构,其对所述核酸结合性磁性载体施加磁力,使所述核酸结合性磁性载体沿所述管的长度方向移动,
所述旋转体旋转而使所述筒的姿势发生变化,由此包含有从所述管导入的所述溶出液的液滴在所述核酸扩增反应容器的内部移动。
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